최근 일론 머스크 (Elon Musk)가 수장으로 있는 스페이스X (SpaceX)에서 스타십 (Starship) 1차 발사 이후 2차 발사를 시행했습니다. 이번 두 번째 발사는 스타십의 지속적인 발전에 도움이 되는 도전이 될 것이라고 예측하고 있습니다.
지난 2023년 4월 20일 1차 발사 실패 이후 두 번째 도전인데요. 결과는 역시 실패였습니다. 그러나 1차 발사에 비해 오래 비행했고 더 높은 고도에 진입하는데 성공했습니다.
계획했던 전체 이벤트 중 일부만 성공했음에도 많은 사람들은 열광했습니다. 스타십의 진보된 가능성을 보았기 때문입니다. 완벽한 임무를 수행했다고는 할 수 없지만 그렇다고 이것을 실패라고 단정 지을 수 있을까요?
스타십 2차 발사의 주요 타임라인을 통해 1차 발사 대비 어떤 점이 개선 되었는지, 그리고 이러한 도전들이 인류에게 어떤 의미가 있는지 알아보도록 하겠습니다.
스타십 1차 발사 대비 개선 사항
2차 발사를 준비하기 위해 1차 발사를 했을 때 발생했던 약 1000개의 문제점을 보완합니다.
스타십이 워낙 무겁다 보니 스타십의 1단 로켓인 슈퍼 헤비만으로는 충분히 높은 고도까지 쏘아 올리지 못했습니다. 그래서 슈퍼 헤비가 분리되기 직전에 2단 로켓을 점화한 상태로 슈퍼 헤비를 분리하게 됩니다. 이 단계를 핫 스테이징 (Hot staging)이라고 합니다. 점화되어 뜨거운 상태에서 단 분리를 하는 것이죠.
이렇게 2단 로켓을 점화한 상태에서 1단 로켓을 밀어내게 됩니다. 이 때 일론 머스크는 비용 절감을 위해 1단 로켓을 재사용하려고 했습니다만, 이번 2차 발사 때는 회수에 실패하여 1단 로켓에 비행 종단 시스템 (Flight Termination System, FTS) 명령을 내려 자폭을 합니다.
사실 슈퍼 헤비와 스타십은 발사, 단 분리, 궤도 진입 등에 대한 가능성을 보기 위해 발사됐으며, 슈퍼 헤비 착륙 및 재활용 기술에 대한 검증 목표가 아니기 때문에 폐기를 하는 것이 원래 목표이긴 했습니다.
스타십 2차 발사
2023년 11월 18일, 스타십은 텍사스 주 스타베이스 (Starbase)에서 오전 7시 2분 (중부 표준시), 한국 시간 오후 10시 2분에 성공적으로 이륙하여 다음과 같은 주요 목표를 달성했습니다.
타임라인
| Time | Event | November 18 |
|---|---|---|
| −02:00:00 | 스페이스X 비행 감독이 연료 공급이 가능한지 확인 | 성공 |
| −01:37:00 | 슈퍼 헤비 부스터에 연료 (액체 산소, 액체 메탄) 공급 | 성공 |
| −01:17:00 | 스타십 연료 (액체 메탄) 공급 | 성공 |
| −01:13:00 | 스타십 산화제 (액체 산소) 공급 | 성공 |
| −00:19:40 | 부스터 엔진 냉각 | 성공 |
| −00:00:10 | 화염 편향 장치 (물 분사 시스템) 활성화 | 성공 |
| −00:00:03 | 부스터 엔진 점화 | 성공 |
| 00:00:02 | 이륙 | 성공 |
| 00:00:52 | Max-Q (최대 동적 압력) 도달 | 성공 |
| 00:02:39 | 부스터 메인 엔진 차단 (MECO) | 성공 |
| 00:02:41 | 스타십 엔진 점화 및 단 분리 (핫 스테이징) | 성공 |
| 00:02:53 | 부스터 부스트백 점화 시작 | 9/10 엔진은 처음에 고장났다가 재점화 |
| 00:03:47 | 부스터 부스트백 점화 종료 | 점진적인 엔전 고장으로 인해 부스트백 연소에 실패했으며, T+3:21에 부스터 파손 |
| 00:06:18 | 부스터가 음속에 가까워짐 | – |
| 00:06:30 | 부스터 착륙 점화 시작 | – |
| 00:06:48 | 부스터 착수 | – |
| 00:08:33 | 스타십 엔진 차단 (SECO) | T+8:05에 연소 중단되고 비행 종료 |
| 01:17:21 | 스타십 대기권 재진입 인터페이스 | – |
| 01:28:43 | 스타십이 초음속에 가까워짐 | – |
| 01:30:00 | 스타십 태평양 낙하 | – |
- 슈퍼 헤비 부스터의 33개 랩터 엔진은 모두 성공적으로 점화 되었으며 처음으로 상승 중 전체 연소를 완료했습니다.
- 스타십은 성공적인 핫 스테이징 분리를 실행하여 슈퍼 헤비의 랩터 엔진 3개를 제외한 모든 전원을 끄고 슈퍼 헤비 부스터를 분리하기 전에 6개의 2단계 랩터 엔진을 성공적으로 점화했습니다. 이 기술이 이 크기의 로켓에서 성공적으로 수행된 것은 이번이 처음입니다.
- 분리 후 슈퍼 헤비 부스터는 플립 기동을 성공적으로 완료하고 분해 전에 부스트 백 연소를 시작했습니다. 슈퍼 헤비의 FTS는 멕시코 만 상공 약 90km 고도에서 비행 3분 30초 만에 발생했습니다.
- 스타십의 6개의 2단계 랩터 엔진은 모두 성공적으로 점화하여 스타십을 ~150km의 고도와 ~24,000km/h의 속도로 구동하여 우주 공간에 도달한 최초의 스타십이 되었으며 전체 지속 시간 연소를 거의 완료했습니다.
- 비행 테스트의 결론은 8분 이상의 비행 후 엔진이 꺼지기 전 2단계 연소가 끝날 무렵 원격 측정이 손실 되었을 때 이루어졌습니다. 팀은 사용 가능한 로켓 성능 데이터를 기반으로 FTS가 적절하게 가동 되었음을 확인했습니다.
- 수냉식 화염 디플렉터 및 기타 패드 업그레이드는 예상대로 수행되었으며, 추후 발사 테스트 및 다음 통합 비행 테스트를 준비하기 위해 최소한의 출시 후 작업이 필요했습니다.
이와 같은 테스트를 통해 개선 사항은 1차 발사를 통해 비롯되며, 스페이스X가 인류의 다행성 삶을 현실화 하고자 노력함에 따라 이 비행 테스트는 스타십의 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 될 것입니다.
다음 시험 발사를 위해 개선 사항 및 데이터 검토가 진행 중입니다. 스타베이스 팀은 이미 스타십의 세 번째 비행 테스트에 사용할 발사체에 대한 최종 준비 작업을 진행하고 있으며 다음에는 스타십과 슈퍼 헤비 부스터의 정적 점화를 진행할 예정입니다. 자세한 내용은 스페이스X 공식 X를 참조해 주세요.
스타십 미션 실패에도 열광하는 이유
지난 2023년 4월 1차 발사 이후 약 7월만의 재도전입니다. 어떤 이들은 “너무 성급하게 2차 발사를 한 것이 아니냐?“라는 우려의 목소리를 내기도 했습니다. 스페이스X가 유인 달 탐사선 개발에 속도를 내는 데에는 이유가 있습니다. 바로 중국 때문인데요.
중국은 2030년대에 달에 유인 건물을 건설하는 대규모 프로젝트를 진행하며 어마어마한 속도로 달 탐사 계획에 박차를 가하고 있습니다. 이에 뒤쳐질 수 없다는 것이 NASA와 스페이스X의 입장입니다.
이러한 상황 때문에 주저하지 않고 스타십 개발을 하는 것인데요. 2차 발사 당시 100% 목표 달성을 하지는 못했지만 점진적인 성과가 나타났기 때문에 매우 큰 가능성을 보게 됐습니다. 실패했지만 완전한 실패는 아니라는 것이죠.
또 다른 이유는 스페이스X의 독보적인 기술 때문입니다. 이전에 스타십에 관한 글에서도 소개했다시피 스타십의 제원은 아파트 40층 정도 되는 높이의 어마어마한 규모를 자랑합니다. 그리고 33개의 랩터 엔진을 장착한 슈퍼 헤비 부스터는 약 7,500톤 급의 어마어마한 추진력을 자랑합니다.
적재량은 약 150톤 정도 되는데요. 이는 약 1.5톤 정도의 적재량을 갖는 우리나라의 누리호에 약 100배 높은 수치입니다. 이러한 기술력을 스페이스X가 선보이고 있고 실제로 우리 눈 앞에 현실화되고 있습니다.
스페이스X의 도전이 인류에게 주는 메시지
당신은 아침에 일어나서 미래가 멋질 것이라고 생각할텐데, 그것이 바로 우주 여행 문명의 전부입니다. 미래를 믿고, 과거보다 미래가 더 나을 것이라고 생각하는 것입니다. 그리고 저는 밖으로 나가서 별들 사이에 있는 것보다 더 흥미로운 것은 없다고 생각합니다.
-일론 머스크 (Elon Musk)-