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.

캘리포니아주 호손에 위치한 본사에서 SpaceX 직원들이 환호성을 지르는 가운데, SpaceX의 엔지니어링 품질 시스템 관리자인 케이트 타이스는 생방송 해설에서 " 이것은 엔지니어링 역사의 날입니다 ."라고 말했습니다. " 이거 진짜 미친 짓이야! 첫 번째 시도에서 슈퍼 헤비 부스터를 발사대 안으로 성공적으로 포획했어 ."

메카질라의 로봇 팔이 슈퍼 헤비 부스터를 성공적으로 포획하는 장면. (사진: 스페이스엑스)

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 인간이 달과 화성을 식민지화하는 데 도움이 되는 Starship을 개발하고 있으며, 그 외 여러 탐사 업적도 진행하고 있습니다. 이 차량은 완전하고 신속하게 재사용 가능하도록 설계되었습니다(비행 사이에 필요한 시간을 단축하기 위해 발사대에 슈퍼 헤비 부스터가 착륙할 계획인 것에서 알 수 있듯이). 이 회사와 일론 머스크에 따르면, 이 기능이 Starship의 전례 없는 힘과 결합되면 항공우주 산업에 혁명을 일으킬 수 있다고 합니다.

NASA 역시 이 차량의 잠재력을 믿고, 달을 탐사하는 아르테미스 프로그램의 첫 번째 유인 착륙선으로 이 차량을 선정했습니다. 모든 것이 계획대로 진행된다면, 스타십은 2026년 9월에 발사될 예정인 아르테미스 3호 임무에서 처음으로 지구의 자연 위성에 착륙하기 위해 NASA 우주인을 태울 것입니다.

재사용 가능한 로켓이 중요한 이유는 무엇입니까?

로켓 발사 비용은 운반하는 탑재량, 목적지, 사용되는 로켓 유형 등 여러 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 최근 들어 발사에 드는 평균 비용이 수천만 달러에서 수억 달러에 달합니다.

SpaceX의 Falcon 9 로켓 발사 비용은 발사당 약 6,200만 달러로 광고되고 있는 반면, Falcon Heavy와 같은 대형 로켓은 발사당 9,000만 달러가 넘을 수 있습니다. NASA는 SLS(Space Launch System)의 발사당 비용이 20억 달러가 넘을 것으로 추정합니다.

특정 고도와 속도에 도달하면 우주선은 부스터 로켓을 분리하여 무게를 줄이고 지구의 중력에서 벗어날 것입니다. (그림: SpaceX)

우주 탐사 기술은 끊임없이 발전하고 있지만, 오늘날 가장 큰 과제 중 하나는 우주 비행 비용을 줄이는 것입니다. 성공적인 발사를 위해 로켓을 설계, 제작, 유지관리, 시험하는 데 필요한 노동력과 자재의 양은 엄청난 비용이 듭니다.

현재 우주선은 부스터 로켓으로 발사됩니다. 일정한 높이와 속도에 도달할 때마다 부스터 단계를 점차 분리하고 연료와 추력이 고갈되면 지구로 떨어뜨려 무게를 줄입니다. 물론 이러한 부스터 단계는 재사용이 불가능합니다. 재진입 과정에서 마찰열이 매우 많이 발생하여 심각한 파괴를 일으키기 때문입니다.

일회용 임무를 위해 기존 로켓 제작 방식을 사용하면 비용이 증가하고, 발사 빈도와 규모가 줄어들며, 낭비가 발생합니다. 상업용 여객기를 상상해보세요. 모든 항공편에 새로운 비행기가 필요하다면 항공 여행 비용이 매우 많이 들 것입니다. 그러므로 재사용 가능한 로켓을 갖게 되면 경제와 생산성이 혁신적으로 향상될 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 가능한 발사체의 경제적 이점은 상당합니다. 기존 로켓보다 재사용 가능한 로켓을 사용하면 비용이 최대 65%까지 저렴할 수 있습니다. 이 모델은 위성 배치, 국제 우주 정거장(ISS)에 대한 재보급 임무, 달이나 화성으로의 임무 등의 임무 비용을 절감할 것을 약속합니다.

비용 절감 외에도 재사용 가능한 발사체는 우주 탐사에 대한 보다 지속 가능한 접근 방식에도 기여합니다. 폐기되는 로켓 부품의 수를 줄이면 환경에 미치는 영향으로 점차 심각해지고 있는 우주 쓰레기도 줄어들 것입니다.

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

Quartz (출처: Guardian, NSTXL)

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