로켓 과학 3: 탄도탄의 모든 것

로켓 과학 3: 탄도탄의 모든 것

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Description
우주발사체와 탄도탄의 과학기술을 담은
‘로켓 과학’ 시리즈, 전 3권 완간!
로켓 과학과 로켓의 두 가지 중요한 응용분야인 우주발사체와 탄도탄의 과학기술을 소개하고자 국방과학연구소에서 30여 년 동안 한국의 국방과학기술 선진화에 힘썼으며, 이후 한국항공우주연구원에서 로켓과 우주발사체를 연구한 정규수 박사가 로켓과 우주개발에 관심이 큰 젊은 과학 기술자들을 비롯해 로켓 관련 공부를 하고 있는 모든 이에게 로켓 과학의 기본 원리와 기술을 전하려는 목적으로 집필한 ‘로켓 과학’ 시리즈 마지막 권인 ?로켓 과학 III_ 탄도탄의 모든 것?이 출간되었다.
2015년 4월 ?로켓 과학 I_ 로켓 추진체와 관성유도?(2015년 대한민국학술원 우수학술도서 선정), 2016년 3월 ?로켓 과학 II_ 위성 궤도와 태양계 탐사?(2016년 대한민국학술원 우수학술도서 선정) 그리고 2019년 2월 ?로켓 과학 III_ 탄도탄의 모든 것?을 출간하게 된 의미는, 로켓 연구를 시작하는 연구원이나 로켓 공학을 공부하는 이공계 학생에게 로켓이 작동하는 이면에 어떠한 과학기술이 작용하는지 소개하고, 로켓을 유도하는 데 필요한 지식과 우주발사체와 동력 비행궤도 및 중요한 미션궤도에 대해 더 깊은 공부를 하는 데 필요한 예비지식을 키워주며, 탄도탄의 기본원리와 방어기술에 대한 기본적인 과학기술을 소개하기 위해서이다.
저자는 ‘로켓 과학’ 시리즈를 마무리하면서, 과학적인 지식은 우리가 살고 있는 세계를 좀 더 이성적으로 이해하고 대처하는 판단의 근거를 마련해준다고 믿는다고 말한다. 이 책 내용의 대부분은 기술적인 주제를 다루고 수식도 많지만, 탄도탄에 대한 막연한 추정이나 인용이 아닌, 과학적인 근거에서 탄도탄을 근사적으로 분석하고, 그 의미를 이해하는 데 필요한 최소한의 지식에 관한 것이라고 강조한다. 또한 저자가 ‘로켓 과학’ 시리즈에 소개하는 모든 자료와 내용은 공공 영역의 출판물에서 얻을 수 있는 내용이며, 필요할 때는 공공 영역에서 구한 데이터와 물리법칙을 이용해 필자 스스로 새로운 결론을 유도하기도 했다고 말한다.
저자가 마지막으로 “정년 직전까지 탄도탄이나 우주발사체에 대한 상식 이상의 지식도 없던 필자가 지난 10년 넘게 스스로의 궁금증을 풀기 위해 공부한 것을 필자의 취향대로 정리한 것이 ‘로켓 과학’ 시리즈”라고 밝혔듯이, 끊임없이 탐구하는 노학자의 뜨거운 열정에 찬사를 보낸다.
저자

정규수

서울대학교문리과대학물리학과를졸업하고,미국피츠버그대학교물리학과에서물리학박사학위를받았다.귀국후에는국방과학연구소(AgencyforDefenceDevelopment:ADD)에들어가30여년을근무하며한국의국방과학기술선진화에힘썼으며,이후한국항공우주연구원(KoreaAerospaceResearchInstitute)에서로켓과우주발사체를연구했다.
지은책으로는로켓이대륙간탄도미사일(ICBM)과잠수함발사탄도미사일(SLBM)로변모해가는과정과기술발전에대한이야기를ICBM의종주국인미국과소련의탄도탄발전과정을중심으로풀어쓴?ICBM,악마의유혹?외에?로켓,꿈을쏘다?를비롯하여로켓과우주개발에관심이있는엔지니어들을위해로켓과학의두가지중요한응용분야인우주발사체와탄도탄의과학기술을다룬‘로켓과학’시리즈?로켓과학I_로켓추진체와관성유도?,?로켓과학II_위성궤도와태양계탐사?,?로켓과학III_탄도탄의모든것?이있다.

목차

1부탄도탄의개요
제1장탄도탄의정의
1.탄도탄의정의/2.탄도탄을유도탄이라고하는이유
제2장탑재질량과이륙질량
1.탑재질량과이륙질량간의관계/2.탄두질량,폭발력및피해반경
제3장사거리별탄도탄의필요성
1.모든사거리를커버하는탄도탄이없는이유/2.사거리를기준으로한탄도탄의분류
제4장미국과구소련탄도탄DNA의진화과정
1.탄도탄의초라한출생/2.로켓과핵폭탄의상승효과/3.탄도탄DNA의돌연변이
제5장공포에의해추진되는탄도탄의기술변천
1.미사일갭아메리칸스타일/2.미사일갭소비에트스타일/3.탄도탄DNA의두번째돌연변이:다탄두미사일

2부자유낙하궤도와람베르트문제
제1장역제곱중력장에서자유낙하문제
1.편평지구중력장에서탄도탄의자유낙하궤도/2.역제곱중력장에서탄도탄의자유낙하궤도
제2장람베르트조준과요구속도?
1.람베르트조준/2.케플러방정식

3부탄도탄궤도
제1장동력비행궤도와자유낙하궤도
1.발사장소의관성계에대한속도/2.동력비행궤도와자유낙하궤도
제2장기준궤도
1.기준궤도의정의/2.가상발사점L′과원지점A및표적T에의해결정되는기준궤도/3.최소에너지기준궤도:RMET
제3장동력비행궤도
1.동력비행의기본방정식/2.대기밀도/3.자전하지않는구球형지구에서의동력비행궤도/4.탄도계수/5.로켓의속도성능

4부크로스프로덕트유도조종
제1장개방형유도
1.수직상승궤도/2.저궤도구간에서유도조종:개방형유도
제2장폐쇄형유도
1.폐쇄형유도/2.속도오차
제3장‘크로스프로덕트’조종법(CPS)
1.제로크로스프로덕트조종법(ZCPS)/2.논제로크로스프로덕트조종법(NZCPS)
제4장기준궤도를이용한CPS유도및에너지소모조종법
1.기준궤도를이용한크로스프로덕트조종법(CPS)/2.에너지소모조종법(EMS)/3.회전하는지구의영향

5부재돌입의물리학
제1장재돌입궤도의특성
1.일정한중력을가진편평지구에서재돌입/2.대기저항에의한재돌입체가열
제2장재돌입의물리학
1.재돌입궤도방정식/2.구-원추형재돌입체의탄도계수/3.RV에흡수되는열량계산/4.융제현상과RV의마찰열차폐/
5.열전도로부터페이로드보호

6부핵탄도탄의살상면적과표적파괴확률
제1장살상면적
1.핵폭발효과와표적파괴반경/2.살상면적과사상자수추정
제2장표적파괴확률
1.단발파괴확률/2.다발파괴확률

7부현대식탄도탄의전략적의미
제1장현대식탄도탄의특성과역할
1.짧은반응시간/2.탑재질량대이륙질량/3.발사대기상태유지율
제2장CEP와표적파괴확률
1.CEP가지배하는표적파괴확률/2.미국과구소련ICBM/SLBMCEP의변천
제3장생존력
1.미국과구소련/러시아ICBM급탄도탄의성능/2.이동식ICBM의생존력예측

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출판사 서평

탄도탄에관한물리학과
숨겨진기본적인과학기술개념을소개하다!

‘로켓과학’시리즈의마지막권인이책에는인류의미래를좌우하는탄도탄에숨겨진기본적인과학기술개념을소개한다.저자가평소탄도탄에대해궁금해하던문제들을중심으로단순화한궤도모델trajectorymodel과간단한계산으로탄도탄의궤도특성을추정하고,탄도탄의파괴력을예측할수있는내용으로채워져있다.간단히말해?로켓과학Ⅲ?은탄도탄의사거리계산,표적지정,재돌입을비롯해탄도탄방어시스템에대한물리학이라할수있다.
탄도탄이란무엇일까?저자는탄도미사일ballisticmissile또는탄도탄에서탄도ballistictrajectory라는수식어는미사일궤도missiletrajectory의대부분이자유낙하궤도freefallingtrajectory를따라비행하는것을의미한다고정의한다.따라서뉴턴이중력법칙과운동방정식을발표하기훨씬이전부터발사된포탄이날아가는길을탄도라했고,표적까지의거리대부분을대기권밖에서중력에의한자유낙하운동을하는유도탄을탄도탄이라한다.현대군사용어에서미사일은자체동력을가지고표적으로유도되는무기라는뜻으로쓰인다.
이처럼무기로서의탄도탄정의,특징,역할에서부터전략적의미에이르기까지전체7부로나누어,물리학이론과더불어급변하는시대상황에따른핵강국의정치적,전략적이해관계를거쳐탄도탄의변천과정을치밀하게묘사하고있다.
1부에서는탄도탄의정의와미국과구소련의탄도탄의기술변천을다룬‘탄도탄의개요’,2부에서는편평하고구형의중력이없는지구를가정하여‘자유낙하궤도’와람베르트문제를다룬‘자유낙하궤도와람베르트문제’,3부에서는탄도탄의발사위치와초기속도,탄도탄으로가장먼표적을공격할수있는‘최대사거리궤도’등을다룬‘탄도탄궤도’,4부에서는탄도탄의동력비행궤도와속도방향,그리고기준궤도를이용한유도조종에관한‘크로스프로덕트유도조종’,5부에서는극초음속으로다시대기권으로돌입하는재돌입체의충돌속도와‘원추꼴sphere-cone’의재돌입체가겪는압력,온도,융제되는물질의양등을계산하는‘재돌입의물리학’,6부에서는핵탄두의핵폭발위력과파괴반경,이에따른살상면적과사상자수추정등에관한‘핵탄도탄의살상면적과표적파괴확률’,마지막7부에서는진화를거듭해온현대식탄도탄의특성과역할을비롯하여미국과구소련/러시아의ICBM급의탄도탄성능비교와이동식ICBM의생존력을비교한‘현대식탄도탄의전략적의미’를다룬다.

핵폭탄과로켓의결합으로이루어진핵탄도탄,
과연과학기술의위대한발명품일까?

이책을펼치면복잡한물리학수식과더불어이에관한설명이이어진다.당연히표적을향해탄도탄을쏘아올린뒤탄두가움직이는동력비행궤도와자유낙하궤도에잇따르는속도와시간,방향각,그에영향을미치는공기마찰력,대기밀도,대기온도등물리학에관한이야기이다.하지만살짝수식과설명을거둬내면곳곳에읽을거리가넘친다.
제2차세계대전이후미국과구소련으로흩어져활동했던독일과학기술자들의손에서비롯된로켓개발과우주개발이어떤식으로진행되고변형되었는지를비롯하여,1950~60년대군사적긴장감으로빚어진미국과구소련을공황상태로몰아갔던‘미사일갭상황’등을거쳐이제는‘상호궤멸MAD:mutualassureddestruction’이라는낭떠러지앞에서‘공포의균형BOT:balanceofterror’을그누구도먼저깰수없는지경에까지이르게되었다.다시말해,어느특정핵무기가살아남느냐파괴되느냐의문제가아닌,어느경우에도상대방을견제할수있는보복능력이생존하느냐아니냐하는문제로,대립하는두국가의전략무기생존력에서균형이맞으면전쟁은일어날수없다는뜻이다.이런상황에서우리는지금무엇을할수있을까?저자의글로이를대신한다.

세계가실시간으로연결되어통신,방송,TV,항법,기상,인터넷,교육,천문학,행성과학등일상의모든분야에서단시간안에우리의생활이지금처럼풍성해진것은로켓덕분이다.이처럼민수용발사체나위성도처음에는모두미국과구소련의군비경쟁에서비롯되었다.1960년대에는탄도탄으로개발한로켓의탄두를인공위성으로대체하고유도프로그램을약간바꾸어우주발사체로사용했다.1942년폰브라운의A4로켓은1톤의모의탄두를싣고200여km를비행하는데성공함으로써로켓의엄청난잠재력을확인해주었다.
그로부터15년후인1957년구소련이인공위성을발사하여인간의영역을우주로확대했으며,1959년말에는수소폭탄을14,500km까지운반하는아틀라스-D가실전배치됨으로써탄도탄1기가도시하나를없애는세상이도래했다.핵폭탄과로켓의결합으로이루어진핵탄도탄은인류를엄청난공포로몰아넣었고,미?소간에이공포로추진되는핵무기‘치킨게임chickengame’이시작되었다.ICBM개발에서시작된한계없는경쟁이우주경쟁으로확대되면서로켓의설계/제작기술및응용기술이상상을초월해발전했다.
그결과,인류는45억년지구역사상처음으로자멸自滅할수있는수단을확보한첫번째종족이되었다.보통은잊고살지만누구나가끔“76억명지구인의생일은다르지만제삿날이같을수있다”는현실에전율하곤한다.