스페이스 X의 Starship: 우주시대로 첫 발을 디딘 위대한 여정의 시작

스페이스 X의 가장 야심 찬 로켓이자 지금까지 만들어진 가장 강력한 로켓인 Starship의 첫 비행이 현지시간으로 목요일 오전 8시 33분에 처음으로 궤도 발사대에서 성공적으로 이륙에 성공했다. 오늘의 비행 시도는 사상 두 번째다. 원래의 첫 비행 시도는 월요일에 진행될 예정이었으나 밸브 문제로 인해 발사가 중단되었었다. 그러나 3일 만에 이를 해결하고 성공적인 발사를 완료시킨 것이다. 오늘은 어쩌면 우리를 우주시대로의 시작으로 열어줄 Starship에 대해 한번 다뤄보고자 한다.

 

 

정거장에 세워진 Starship 모습 (출처: 스페이스 X)

 

 

1. Starship 발사를 위한 FAA 라이선스 확보

Starship과 같은 로켓 발사를 위해서는 미국 연방 항공국(Federal Aviation Administration, FAA)의 승인을 득하여야 가능하다. 이를 위해 스페이스 X 팀은 철저히 준비한 것으로 알려진다. 지난 1월 30일에서 31일 이틀간 올랜도와 플로리다에서 열린 Space Mobility Conference에 참여한 스페이스 X의 수석 이사인 Gary Henry는 Starship이 이르면 올해 3월에 발사될 예정이라고 밝혔다.

 

스페이스 X는 2023년 초에 첫 번째 궤도 발사 시도를 위해 많은 노력을 행한 것으로도 알려진다. 지난 1월 23일에는 Ship 24와 Super Heavy Booster 7은 약 4,800톤에 달하는 추진제로 채워지며 엔진 점화 직전까지의 발사 시도를 이행하면서 Starship을 위한 리허설을 완료하였다. 그리고 2주 후에는 Booster 7의 Raptor 2 엔진 33개 모두에 점화를 시도하여 31개의 엔진이 계획대로 점화되었으며, 3,580톤의 추력을 생성하게 된 것이다. 이는 로켓 역사상 가장 강력한 정적 테스트로도 알려진다. 이에 대해 일론 머스크는 지난 2월 10일에 본인의 트윗을 통해 31개의 엔진 만으로도 궤도에 도달할 수 있음을 언급하기도 했다.

 

 

31개의 엔진으로도 궤도에 도달할 수 있다고 언급한 일론 머스크

 

 

이후 2월 21일, 스페이스 X의 Gary Henry는 정적 화재 테스트를 지원하는 발사대 또한 양호한 상태임을 확인하면서 사실상 Starship의 궤도 발사에 준비가 끝났음을 시사한 것이다. 그러나 발사대 바로 아래 콘크리트가 엄청난 추력과 열로 인해 경미한 파손이 발견되어 이를 해결하고자 텍사스에 있는 실제 Starship 우주 정거장에서 테스트 및 발사의 스트레스를 훨씬 더 잘 견딜 수 있도록 발사대 하단부 콘크리트 부분에 물 공급 시스템을 통해 최종 차폐층을 설치하기 시작하였고, 이로 인해 당초 계획이었던 3월 발사에 차질이 생긴 것이다. 라이선스 획득을 위해 조금의 허점도 노출시키지 않으려는 엄청난 노력이 돋보이는 대목이다.

 

이러한 노력으로 인해 Starship 발사가 임박하게 된 것이며, Ship 24가 Booster 7 위에 다시 설치되었고 스페이스 X는 결국 FAA 라이선스를 받게 된 것이다. Gary Henry와 함께 우주비행 저널리스트인 Christan Davenport 역시 FAA 라이선스를 가로막는 주요 장애물이 더 생기지 않는 한 Starship은 곧 발사 준비를 마칠 수 있을 것으로 내다봤다.

 

 

FAA에 관한 모든 것이 3월 발사 시도를 위해 순조롭게 진행되고 있다고 말하는 우주비행 저널리스트인 Christan Davenport

 

여기서 Booster 7 및 Ship 24의 간략한 설명은 아래와 같다.

 

 

1) Booster 7

풀네임은 Super Heavy Booster 7이며 줄여서 Super Heavy B7이라고 칭해진다. 2022년 3월 처음으로 스페이스 X 스타베이스 공장에서 생산되어 이후 9개월 동안 테스트, 수리, 업그레이드 및 추가 테스트가 지속된 것으로 알려진다. 높이는 69m에 달하며 폭 9m의 이 강철 로켓은 4월, 7월에 심각한 손상을 입어 수리를 위해 오랜 기간 동안 수리를 거듭한 끝에 그 해 8월에 궤도 발사 지점(orbit lanch space, OLS)에 다시 서서 총 33개의 Raptor 엔진 중 14개까지 정적 화재 테스트를 완료한 것으로 전해진다. 스페이스 X의 기존의 강력한 로켓이었던 Falcon Heavy를 대체할 수 있는 가장 장력한 로켓의 데뷔 순간이었다. 그리고 2023년 1월 8일에 스페이스 X는 회사 창립 이후 일곱 번째로 로켓을 스타베이스의 궤도 발사 지점으로 세우게 된 것이다. 일론 머스크의 발언과 함께 NASA 관계자에 따르면 B7의 비행 준비를 위한 마지막 테스트가 바로 전체 33개의 엔진 점화였으며, 33개 모두 점화를 하게 된다면 최대 7,600톤에 달하는 엄청난 추력을 낼 수 있어, 이는 우주 비행 역사상 가장 강력한 로켓으로 거듭날 수 있다고 알려진다. 그만큼 우주선을 궤도로 날리기 위해 이 Booster 7가 키를 쥔 것이다.

 

 

Super Heavy Booster 7의 모습 (출처: Starship Space X Wiki)

 

 

B7 하단 Raptor 엔진의 모습. 이 엔진이 모두 점화되어야 강력한 추진력을 얻을 수 있다. (출처: spaceexplored.com)

 

 

2) Ship 24

Ship 24는 높이 50m의 우주선이며, 최대 100명이 탑승할 수 있다. 2022년 5월 첫 테스트를 시작했으며, 2022년 8월 이후 Ship 24는 세 번의 정적 화재 테스트를 완료했고 모두 성공적으로 끝이 났다. 테스트의 가장 큰 성과는 S24가 Raptor 엔진의 6번의 테스트 모두 점화하여 궤도 발사 시도에 가장 적합했다는 것이었다. 이 Ship24가 Booster 7 위에 탑재되어 전체 스택 웨트 드레스 리허설(wet dress rehearsal, WDR)을 수행한 후 Booster 7의 더 진보된 정적 화재 테스트로 전환된 것이다. 여기서 웨트 드레스 리허설이란?

 

• wet dress rehearsal(WDS): 로켓 발사 전에 수행되는 일상적인 테스트이며 일반적으로 엔진 점화 및 이륙을 위해 발사의 모든 측면을 시뮬레이션하도록 설계된 것을 뜻한다. 가장 중요한 것은 로켓에 추진제를 완전히 채우고 동일한 로켓이 발사를 위해 통과해야 하는 모든 검사를 통과해야 하는 것이다. 지금까지 제작된 로켓 중 가장 큰 로켓인 Starship은 최대 추진제 적재량은 약 5,000톤의 액화산소와 액화메탄 추진제로, 이를 채워 넣어야 한다. 스페이스 X는 밀도와 전체 성능을 향상하기 위해 추진제를 과냉각 상태로 유지하는 기술을 사용하고 있다.

 

 

Ship 24의 모습 (출처: photos.cosmicperspective.com)

 

 

2. Starship 시험 비행 준비 및 첫 번째 성공적인 시험 비행 완료

1) 시험 비행 및 시간별 예상 경로

Starship은 우여곡절 끝에 4월에 드디어 텍사스 최남단에 위치한 스페이스 X의 민간 우주 정거장인 스타베이스(Starbase)에 다시 모습을 드러냈다. 위의 설명처럼 Starship은 두 부분으로 구성되어 있다. 점화가 되면 부스터는 멕시코만을 넘어 우주로 우주선을 추진할 것으로 예상되며, 이륙 후 약 2분 30초 이후에는 Super Heavy B7는 Ship 24와 분리되어 바다로 하강할 것으로 보인다. Starship 우주선은 6분 이상 엔진을 사용하여 궤도에 도달할 수 있게끔 설계되어 있는 것으로도 알려진다.

 

Starship은 하와이 근처 대기권에 다시 진입하기 전에 지구의 거의 완전한 궤도를 완료할 것으로 예상되며, 모든 것이 순조롭게 진행된다면 Starship은 이륙한 지 1시간 30분 뒤에는 태평양에 다시 나타나게 될 것으로 전해진다.

 

 

Starship Flight Test - YouTube

Starship Flight Test

 

 

2) 첫 번째 성공적인 시험 비행 완료

우리나라 시간으로 목요일 밤 10시 33분경 결국 스페이스 X의 Starship이 성공적인 비행 테스트를 완료했다. 민간 기업으로서는 기념비적인 일이 아닐 수 없다.

 

 

Starship의 성공적인 첫 번째 시험 비행 모습 (출처: 트위터 @SpaceX)

 

 

 

▶ 가슴 웅장한 Starship 이륙 라이브 영상

트위터에서 즐기는 SpaceX

 

 

트위터에서 즐기는 Elon Musk

 

 

발사는 완벽히 성공적인 모습이었다. 그리고 발사 후 Starship은 분리되어 우주로의 여정을 계속하고 Booster는 지구로 돌아올 것이라는 기대가 있었으나, 여러 엔진이 유실되었고 로켓은 단계 분리 전에 예정에 없던 급속한 분해를 겪었다고 스페이스 X는 전했다. 그러나 스페이스 X는 이러한 경험과 데이터를 활용하여 다음 비행 테스트를 다시 준비할 것임을 아래와 같이 시사했다.

 

 

"이와 같은 테스트를 통해 성공은 우리가 배운 것에서 비롯되며 오늘의 테스트는 SpaceX가 삶을 다중 행성으로 만들려고 노력함에 따라 Starship의 안정성을 개선하는 데 도움이 될 것입니다."

 

 

예정에 없던 빠른 분해를 경험삼아 이를 바탕으로 다음 비행 테스트를 노력하겠다는 스페이스 X

 

 

그럼에도 이는 엄청난 성과이며 이번 이륙을 통해 우주 탐사에 대한 갈증을 일정 부분 털어버리고, 인류가 진정으로 우주로의 진출에 대한 희망을 알게 되었다. 스페이스 X의 사명에서 가장 중요한 부분 중 하나가 바로 생명을 다행성으로 이끄는 것이다. 스페이스 X는 NASA로부터 30억 달러의 규모의 계약을 체결한 것으로 전해진다. 따라서 인류를 최초로 달로 이끈 이후 50년 만에 NASA는 다시 한번 더 인류를 달로 보낼 계획을 하고 있으며, 그 계획에 이번 첫 시험 비행을 성공적으로 마친 Starship이 사용될 것으로 보인다.

 

이러한 성공적인 사건을 TESLARATI는 스페이스 X와 일론 머스크에 대해 거의 시적이라고 표현하며 믿을 수 없다는 모습을 보이기도 한다. 그만큼 실로 눈으로 본 광경은 황홀하다 못해 무언가 깊은 곳에서부터 끓어오르는 정체 모를 느낌마저 자아내게 만든 그러한 사건이 아닌 가 한다. 이를 위해 일론은 테슬라에 다소 소홀했던 모양이다 ^^

 

 

3. 유일한 숙제: 발사대 손상에 대한 문제는 어떻게 풀어낼 것인가?

이번 성공적인 발사 성공에 따른 성공적인 환희와 함께 몇 가지 의문도 가진다. 바로 발사대가 손상되었다는 소식이다. Starship이 하늘로 날아오르는 동안, 느린 동력 공급으로 인해 발사대와 주변 지역이 잔해로 황폐화되기 시작했다고 전해지며, 파편이 Super Heavy B7의 바닥을 강타하여 이륙 직후 엔진을 잃었을 수도 있다는 추측도 제기되고 있다.

 

거대한 분화구가 33개의 Raptor 엔진에 의해 땅 속으로 파묻혔으며, 그 결과 파편이 주변 지역을 폭파하여 지상 지원 장비에도 영향을 미치고, 전날 미디어에서 설정한 라이브 스트림 장비와 원격 카메라를 호스팅 하는 차량을 파괴했다고도 전해진다. 아래 영상을 보면 영상 송출은 원활하지만 음향 부분에서 다소 이상함을 느낄 수 있다.

 

 

트위터에서 즐기는 SpaceX

 

 

분화구 아래가 심하게 파손되어 있는 장면을 올린 트위터리안 @LabPadre

 

 

스페이스 X는 이러한 경험과 데이터를 통해 다시 개선된 모습을 보이며 다음 비행을 준비하겠다고 밝혔다. 이 문제를 스페이스 X는 어떻게 해결할지도 관심이 모아진다. FAA 라이선스 승인 당시 차폐를 위해 물 시스템을 구축하고 있었지만 이는 충분하지 않았다는 것이 이번 발사를 통해 알려지게 되었는데, 발사대에 어떠한 차폐 시스템을 도입하게 될지 궁금해진다.

 

이러한 피드백이 특히나 중요한 부분으로서 Falcon 9 및 Falcon Heavy 발사가 미국 플로리다 메리트 섬에 있는 NASA의 Kennedy Space Center Launch Complex 39A에서도 동일한 스타일의 발사대가 현재 건설 중에 있기 때문이다. 특히 LC-39A는 1,000피트(약 300m) 이상의 무거운 잔해를 던질 여유 공간이 마땅치 않은 것으로 전해지기에 Falcon Heavy 발사 작업에 큰 영향을 끼칠 것으로 전해진다.

 

 

Falcon Heavy의 주요 스펙 (출처: 스페이스 X 공식 홈페이지)

 

 

Falcon Heavy가 곧 발사될 Kennedy Space Center Launch Complex 39A 모습 (출처: Wikipedia)

 

 

스페이스 X의 기념비적인 첫 발사 모습으로 역사의 한 페이지를 다시 작성시킨 일론 머스크와 그 사단들의 앞으로의 행보가 이래서 더더욱 기대가 된다. 과연 어디까지 우리에게 증명해 보일 수 있을지 우리는 그저 묵묵히 그가 가는 길을 응원하면 되지 않을까 한다. 하루하루의 변화는 아무런 의미가 없다는 것을 이번 이벤트를 통해 다시금 느끼게 되었다. 이상 오늘은 여기까지다. 모두들 성투하시길!!

 

(투자 전문가가 아니며 특정 주식의 매도 매수 추천도 아님을 밝힙니다. 투자에 대한 책임은 투자 본인에 있음을 다시 한번 상기시켜 드립니다)

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자료 출처:

Elon Musk: SpaceX's first orbital Starship launch "highly likely" in Q1 2023

 

 

SpaceX close to securing FAA license for Starship launch debut

 

 

 

SpaceX prepares for another Starship test flight attempt

 

 

SpaceX Starship completes first successful test flight

 

 

Starship delivers excitement, but launch pad damage comes into question