미국 억만장자의 슈퍼 로켓이 우주 산업 전체를 바꿀 수도 있다

스타쉽 로켓

스타십은 SpaceX가 제작한 초대형 로켓입니다. 로켓은 초중량 로켓과 스타십 우주선으로 구성되어 있으며, 높은 탑재량과 낮은 운영 비용을 목표로 합니다. 두 로켓 모두 지구 저궤도에 착륙하여 100톤을 운반할 수 있습니다. 우주선은 궤도에서 액체 산소와 액체 메탄으로 연료를 공급받은 후, 달이나 화성, 그리고 태양계의 다른 위치로 날아갈 수 있게 됩니다.

스타십은 얼마나 크고 강력한가요?

스타십은 높이 50m, 건조 중량 100톤 미만의 우주선으로, 같은 이름의 스타십 로켓의 상단 부분입니다. 스타십 우주선은 약 1,200톤의 액체 산소 또는 액체 메탄 연료를 담을 수 있으며, 각 연료 유형은 각각 1차 및 2차 탱크에 배치됩니다.

주 연료 탱크 쌍에 비해 보조 연료 탱크 쌍은 착륙 연료를 공급하는 데 사용됩니다. 스타십 우주선에 의해 연료를 공급받은 후, 우주선의 범위는 달, 화성을 비롯한 태양계의 여러 다른 위치로 확장됩니다. 선미에는 랩터 엔진 6개가 있는데, 그 중 3개는 대기 중에서 작동하는 랩터 엔진이고 3개는 우주에서 작동하는 랩터 진공 엔진입니다.

스타십 우주선은 대기권에 진입할 때 생성되는 플라스마가 우주선을 손상시키지 못하도록 육각형 타일을 사용했으며, 이를 통해 우주선은 최대 1400°C의 온도를 견딜 수 있습니다. 스타십의 탑재체 용량은 약 1000m3로 다른 우주선보다 훨씬 큽니다.

슈퍼 헤비의 바닥에 있는 33개 엔진은 약 74메가뉴턴의 추력을 생성할 수 있는데, 이는 에어버스 A320neo 여객기가 생성할 수 있는 추력보다 약 700배 더 강력합니다.

스타십 로켓의 길이는 현재 120m가 넘으며, 2023년 6월 2차 시험 발사 때보다 1m 늘어났습니다. 이렇게 길이가 늘어난 이유는 슈퍼 헤비가 1m 더 길어졌기 때문입니다.

스타십 로켓은 인간을 달에 보내는 최초의 로켓인 새턴 V 로켓보다 추력이 두 배 더 큽니다. SpaceX에 따르면, 이 추력으로 발사대에서 지구 저궤도까지 최소 150톤의 탑재물을 들어올릴 수 있습니다.

스타십과 슈퍼 헤비 로켓은 모두 메탈록스라 불리는 초저온 액체 메탄과 액체 산소의 혼합물로 연료를 공급받습니다.

현재, 스타십 로켓은 SpaceX Starbase, 케네디 우주 센터 및 이 회사의 두 개의 해상 발사대에서 발사될 예정입니다. 랩터 엔진 33개를 발사한 후, 슈퍼 헤비급 우주선은 공중에서 스타십과 분리되었습니다. 그런 다음 로켓은 대기권을 통과하여 발사탑에 있는 한 쌍의 철제 막대에 착륙합니다. 그 사이 스타십은 랩터 진공 엔진 3개를 점화하고 궤도로 진입했습니다. 임무가 끝난 후, 우주선은 대기권에 진입하여 방열판으로 자신을 보호했습니다. 우주선은 두 개의 플랩을 이용해 착륙 지점으로 활공한 후, 랩터 엔진 3개를 점화해 수직으로 착륙했습니다.

여러 차례의 업그레이드와 조정을 거친 미사일.

2005년에 SpaceX는 처음으로 중량물 운반 로켓 제작 계획을 제안했습니다. 그 이후 2019년까지 미사일의 디자인과 이름은 자주 변경되었습니다. 2019년 7월, 스타호퍼는 150m 고도에서 이륙 및 착륙하면서 랩터 엔진을 사용한 최초의 로켓이 되었습니다. 2021년 5월, SN15라는 코드명의 스타십 우주선이 고도 10km까지 날아가 자유낙하를 시도했으며, 4번의 실패 끝에 성공적으로 착륙했습니다.

스타십은 어떻게 착륙하나요?

근처에서 지켜보는 사람들은 슈퍼 헤비가 초음속 속도에서 속도를 줄이면서 굉음을 들을 것입니다.

최근 시험 발사에서 SpaceX는 발사 타워를 이용해 Super Heavy 로켓을 포획했습니다. 화성이나 달에는 이를 위한 발사대가 없으므로, 스타십 로켓은 랜딩기어를 이용해 스스로 착륙할 수 있어야 합니다. 이를 위해 스타십은 하강하면서 점차 수평 위치로 회전하는데, 머스크 씨는 이를 "배 뒤집기"라고 부릅니다.

이렇게 하면 스타십의 항력 단면적이 늘어나 속도가 느려집니다. 표면에 충분히 가까워지면 스타십은 속도를 늦춰 엔진을 점화해 수직으로 돌아갑니다. 스타십은 자체 로켓을 이용해 기동하고 랜딩기어를 사용해 단단한 표면에 착륙합니다.

스타십은 이전 시험 발사에서 위에 나열된 모든 것을 수행했습니다. 딱딱한 표면에 착륙하는 것을 제외하고요. 지금까지는 바다에만 상륙했을 뿐이에요.

SpaceX는 이전에 한 번도 시도하지 않은 일을 시도했습니다. 분리 후 부스터의 아랫부분은 속도를 늦추고 천천히 발사대를 향해 내려오는데, 이때 두 개의 거대한 기계팔이 이를 붙잡습니다. 이 동작을 "잡기"라고 합니다.

바다에서 여러 차례의 시뮬레이션 착륙을 거친 후, 5번째 시험 발사에서 스타십의 아랫부분인 슈퍼 헤비 부스터가 성공적으로 착륙했습니다.

시험 발사의 목적 중 하나는 남아 있는 문제점을 명확히 하는 것입니다. 단 하나의 실수만으로도 엔진에서 방출되는 가스의 양으로 인해 로켓의 전체 내부 구조가 녹을 수 있습니다.

스타십은 달과 화성으로 날아가는 야망을 가지고 있습니다.

스타십에는 승무원이 탑승한 적이 없지만, 억만장자 일론 머스크와 그의 회사는 인간을 언젠가 화성에 보내겠다는 야심찬 계획을 가지고 있습니다.

단기적으로, 스타십 로켓은 위성을 발사한 후, 아르테미스 프로그램에 따라 우주 관광객과 우주인을 달에 착륙시키는 역할을 할 것입니다. 더 먼 미래에는 이 로켓이 화성 정착이라는 회사의 야망을 현실로 만들고 대륙 간 비행을 수행할 것으로 기대됩니다.

지금까지 스타십 로켓의 시험 발사는 4번 이루어졌습니다. 첫 번째 발사에서는 부스터가 분리되기 전에 로켓 시스템이 조기에 폭발했습니다. SpaceX는 시스템이 완벽하지 않다는 것을 알면서도 시험 로켓을 발사하여 개발 과정을 가속화하고 실수로부터 배웠습니다.

실제로 SpaceX는 각각의 시험 발사에서 진전을 이루었습니다. 처음에는 실패 없는 발사였고, 그다음에는 재진입에 성공했습니다. 재진입에서는 Starship과 Super Heavy 로켓이 모두 통제된 방식으로 하강하여 각각 인도양과 멕시코만 위에 떠 있다가 바다에 착수했습니다.

Starship은 또 무엇에 쓰이나요?

가까운 미래에 스타십 로켓은 여러 가지 목적으로 사용될 수 있을 것입니다.

지금까지 억만장자 일론 머스크는 팔콘 9 시리즈와 같은 로켓을 이용해 상업용 스타링크 위성을 발사했습니다.

이러한 위성의 수명은 약 5년으로 짧으며, SpaceX는 우주에 동일한 수의 위성을 유지하기 위해 지속적으로 위성을 발사해야 합니다.

NASA는 달에서 장기간 인간이 거주할 수 있도록 하는 것을 목표로 하는 아르테미스 프로그램에서 스타십을 활용하고자 합니다. NASA는 2026년에 스타십을 달 탐사에 활용할 계획이다.

더 먼 미래에, 일론 머스크는 스타십 로켓이 화성까지 장거리 비행을 하고 돌아올 수 있기를 바라고 있습니다. 편도로 약 9개월이 걸립니다.

아이디어는 스타십 로켓을 지구 저궤도로 발사하여 그곳에 남겨두는 것입니다. 그런 다음 SpaceX의 "급유선"을 통해 연료를 공급받고 화성으로의 여행을 계속하게 됩니다.

스타십 로켓을 이용해 우주 망원경을 발사하는 것도 상상해 볼 수 있습니다. 수천 개의 위성을 우주로 빠르게 발사하거나, 더 큰 우주 망원경을 설치하려면 대형 로켓이 필요합니다.

스타십은 우주 정거장을 건설하는 데 필요한 무거운 화물을 운반하도록 설계되었으며, 궁극적으로는 달에서 인간이 거주할 수 있는 기반 시설을 건설하도록 설계되었습니다.

스타십 우주선은 승객을 달, 화성 및 태양계의 다른 목적지로 운반할 수 있습니다. 그뿐만 아니라 여객선은 대륙을 횡단하는 비행을 할 수도 있습니다. 배는 최대 100명의 승객을 태울 수 있으며, "개인 침실, 공용실, 보관실, 방사선 방, 유리 방"을 갖추고 있습니다. 선내 생명유지 시스템은 "폐쇄형"으로, 선내의 자재를 지속적으로 재사용하고 재활용한다는 의미입니다.

스타십 우주선은 연료를 운반하고 다른 우주선의 항속거리를 늘리는 데 사용될 예정이다. 일론 머스크에 따르면, 스타십 우주선을 달에 보내려면 최대 7개의 연료 탱크를 발사해야 합니다. 이 아이디어는 두 우주선의 꼬리를 서로 연결하는 방식으로 2019년 9월 일론 머스크가 발표했습니다. 두 선박은 보조 엔진을 이용해 연료 탱커를 향해 약간 가속하면서 다른 선박으로 연료를 밀어넣습니다. 2020년 10월, NASA는 SpaceX에 5,320만 달러를 수여하여 두 대의 Starship 우주선을 통해 10톤의 연료를 우주로 이송하는 실험을 진행했습니다.

스타십 HLS는 아폴로 계획의 후속인 아르테미스 계획에서 달에 착륙하기 위해 고안된 스타십 우주선의 변형입니다. 스타십 HLS의 꼭대기에는 창문과 에어락, 엘리베이터, 달 착륙을 위한 조향 엔진 시스템이 있습니다. 우주선의 가장 중요한 특징은 지구와 달 사이를 왕복할 때 탑재할 수 있는 엄청난 양의 화물입니다. 아르테미스 프로그램 비행 동안, 스타십 HLS 우주선은 최대 100일 동안 승무원보다 앞서 비행한 후, 우주선은 스타십 HLS로 연료를 이송합니다.

122m 높이의 스타십 로켓은 10월 13일(하노이 시간으로 같은 날 오후 8시 25분경) 텍사스 주 스타베이스에서 SpaceX의 5번째 시험으로 성공적으로 발사되었습니다. 이 시험 비행에서, 스타십/슈퍼 헤비 로켓 시스템은 첫 번째 시도에서 '그랩' 메커니즘을 성공적으로 수행하여 기적을 만들어냈습니다. 메카질라 발사대에서 성공적으로 이륙한 후, 스타십은 인도양에 착륙했고, 슈퍼 헤비 로켓은 귀환하여 발사대 바로 근처에 착륙했고, 타워의 로봇 "젓가락" 팔에 단단히 고정되었습니다.

하투

BBC에 따르면 Space.com