성공적인 미사일 회수가 인류에게 중요한 진전인 이유는 무엇일까?

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슈퍼 헤비 부스터를 탈환하는 순간. ( 영상 : SpaceX)

SpaceX는 10월 13일 오전 8시 25분(동부 표준시)에 남부 텍사스의 스타베이스에서 400피트(약 123m) 높이의 Starship 로켓을 다섯 번째로 발사한 후, 성공적으로 착륙한 후 Super Heavy 1단계를 포획했습니다.

이륙 후 약 7분 후, SpaceX의 Super Heavy 부스터 단계는 정확하게 착륙하여 Mechazilla 발사 타워 근처에 맴돌았고, 타워는 금속 팔을 사용하여 제자리에 고정했습니다.

" 오늘은 엔지니어링에 있어 역사적인 날입니다 ." 캘리포니아주 호손에 위치한 본사에서 SpaceX 직원들이 환호하는 가운데, SpaceX의 엔지니어링 품질 시스템 매니저인 케이트 타이스가 생방송 해설에서 이렇게 말했습니다. " 정말 대단합니다! 첫 번째 시도에서 슈퍼 헤비 부스터를 발사대 안으로 성공적으로 포획했습니다 ."

메카질라 팔이 슈퍼헤비 부스터를 성공적으로 포획하는 장면. (사진: SpaceX)

71m 높이의 초중량 부스터가 지구 상공 65km 고도에서 분리되자, 로켓의 상단은 계속해서 약 145km 고도까지 밀어 올려, 계획대로 인도양에 착륙하기 전에 시속 27,000km의 속도로 지구 주위를 비행했습니다.

착륙하기 전에 부스터 단계는 랩터 엔진 3개를 다시 점화하여 하강 속도를 늦추고 메카질라 발사 타워를 향해 회전합니다. 이곳에서는 "젓가락"이라는 별명이 붙은 기계팔로 고정됩니다.

SpaceX의 성공적인 시험은 인간, 과학 장비, 화물을 달과 그 너머 화성까지 운반하는 완전히 재사용 가능한 로켓을 개발한다는 목표의 일부입니다.

SpaceX는 인류가 달과 화성을 식민지화하는 것을 비롯한 여러 탐사 업적을 달성하기 위해 Starship을 개발하고 있습니다. 이 우주선은 완전하고 신속하게 재사용 가능하도록 설계되었습니다(발사대에 Super Heavy 부스터를 착륙시켜 비행 간격을 단축하는 계획에서 알 수 있듯이). SpaceX와 일론 머스크는 이러한 재사용 가능성과 Starship의 전례 없는 성능이 결합되어 우주 비행에 혁명을 일으킬 수 있다고 말합니다.

NASA 또한 이 우주선에 대한 확신을 가지고 있으며, 아르테미스 달 탐사 프로그램의 첫 유인 달 착륙선으로 선정했습니다. 모든 것이 계획대로 진행된다면, 스타십은 2026년 9월 발사 예정인 아르테미스 3호 임무에서 NASA 우주비행사들을 지구의 자연 위성인 달에 처음으로 실어 나르게 될 것입니다.

재사용 가능한 로켓이 중요한 이유는 무엇입니까?

로켓 발사 비용은 탑재량, 목적지, 사용 로켓 종류 등 여러 요인에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 최근 발사 평균 비용은 수천만 달러에서 수억 달러에 달합니다.

SpaceX의 팰컨 9 로켓 발사 비용은 발사당 약 6,200만 달러로 광고되고 있으며, 팰컨 헤비와 같은 대형 로켓은 발사당 9,000만 달러 이상이 소요될 수 있습니다. 더 높은 비용으로는 NASA가 추정하는 스페이스 론치 시스템(SLS)의 발사당 비용이 20억 달러가 넘을 수 있습니다.

특정 고도와 속도에 도달하면, 우주선은 부스터 로켓을 분리하여 무게를 줄이고 지구 중력을 벗어날 것입니다. (그림: SpaceX)

우주 기술은 계속 발전하고 있지만, 오늘날 가장 큰 과제 중 하나는 우주 비행 비용을 절감하는 것입니다. 성공적인 발사를 위해 로켓을 설계, 제작, 유지 보수, 시험하는 데 필요한 인력과 자재의 양은 매우 많습니다.

현재 우주선은 로켓 부스터로 발사됩니다. 특정 고도와 속도에 도달할 때마다 부스터의 연결을 서서히 분리하고, 연료와 추력이 고갈되면 지구로 다시 떨어뜨려 무게를 줄입니다. 물론 이러한 부스터는 재사용이 불가능합니다. 대기권 재진입 과정에서 많은 마찰이 발생하여 열을 발생시키고 심각하게 손상되기 때문입니다.

일회용 임무를 위해 로켓을 제작하는 전통적인 방식은 비용을 증가시키고, 발사 빈도와 규모를 줄이며, 폐기물을 발생시킵니다. 민간 여객기를 생각해 보세요. 만약 비행할 때마다 새 비행기를 만들어야 한다면 항공 여행 비용이 매우 많이 들 것입니다. 따라서 재사용 가능한 로켓을 개발한다면 경제와 생산성에 혁명을 일으킬 것입니다.

기존의 일회용 로켓과는 달리, 스타십과 같은 재사용 로켓은 회수하여 여러 번 발사할 수 있도록 설계되었습니다.

이러한 미사일은 다음과 같은 특징을 사용합니다.

추진제 착륙: 로켓의 첫 번째 단계는 자체 동력으로 지구로 돌아와 수직으로 착륙하며, 엔진을 사용하여 하강 속도를 늦춥니다.

모듈식 설계: 로켓 구성 요소는 비행 사이에 쉽게 분해되고 수리될 수 있도록 설계되었습니다.

방열판 기술: 재사용 가능한 로켓은 재진입 시 보호하기 위해 고급 방열판을 사용할 수 있습니다.

첨단 제조: 재사용 가능한 로켓은 종종 첨단 제조 소재를 사용하여 여러 번 발사해도 내구성을 보장합니다.

재사용 가능 발사체의 경제적 이점은 상당합니다. 재사용 가능 로켓을 사용하면 기존 로켓보다 최대 65%까지 비용이 절감될 수 있습니다. 이 모델은 위성 배치, 국제 우주 정거장(ISS) 재보급 임무, 달이나 화성 탐사 등의 임무 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대됩니다.

재사용 가능한 발사체는 비용 절감 외에도 우주 탐사의 지속 가능한 접근 방식에 기여합니다. 폐기되는 로켓 부품의 수를 줄이면 점점 심각해지는 환경 문제인 우주 쓰레기도 줄일 수 있습니다.

게다가 재사용 가능한 로켓은 일회용 로켓보다 연료를 덜 사용하므로 환경에도 더 좋습니다.

Quartz (출처: Guardian, NSTXL)

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