스타십 1단 로켓 회수에 성공한 일론 머스크 스페이스X

얼마전에 스페이스엑스에 스타15차 시험발사가 있었는데 이날 정말 말도 안되는 엄청난 기술시험에 성공했습니다. 1단 로켓 슈퍼 헤비를 로켓발사대로 그대로 다시 되돌아오게 만든거에요. 이게 왜 어렵고 또 왜 대단한 일인지에 대해서 자세히 알아봅시다. 2024년 10월 13일 스페이스엑스는 스타15차 시험발사를 진행했습니다. 이번 발사에서 가장 중요했던 점은 발사된 1단 로켓 슈퍼 헤비를 회수하는거였어요. 지금까지 스페이스엑스의 펠컨9의 경우에는 무인 우주선을 바다에 띄워서 여기에 펠컨9이 착륙해왔죠. 그런데 이번에 스타15차 발사때는 바다에 떠있는 무인드론선에 착륙시키는게 아니라 처음에 스타10을 발사했던 바로 그 발사대로 다시 돌아오게 만든다는 계획이었어요. 이 말을 듣고 나서 아 그런갑다 하고 넘길 일이 아니에요. 스페이스엑스의 스타10은 그 길이만 120미터에 달할 정도로 인류 역사상 가장 거대한 로켓이거든요. 스타10의 높이만 해도 아파트 40층 높이는 되는거죠. 아 물론 스타10 전체를 회수하는게 아니라 그 중에서 1단 로켓 슈퍼 헤비만 회수하는거에요. 자 좀더 자세히 알아보죠. 스타10의 구성을 보면 스타10은 크게 2개로 나눠져요. 우선 아래쪽에는 1단 로켓 슈퍼 헤비 부스터가 있구요. 위쪽에는 승객이나 화물을 싣는 2단 로켓 스타10이 있어요. 먼저 1단 로켓 슈퍼 헤비를 먼저 알아보죠. 슈퍼 헤비는 스타10을 지구 저개도까지 운반하고 대형 화물을 싣고 지구 저개도까지 진입하거나 장거리 우주여행을 위한 초기 추진력을 제공해요. 1단 로켓의 길이만 해도 약 71미터나 돼요. 아파트로 치자면 약 25층 높이는 데는 엄청나게 큰 녀석이죠. 1단 로켓에는 33개의 랩터 엔진이 달려있는데요. 이것들로 무려 7590톤의 추력을 낸다고 합니다. 이게 얼마나 대단한 힘이냐면 아폴로 미션 때 사용됐던 세턴5의 1단 로켓의 추력이 약 3500톤이었거든요. 이걸로 1967년부터 1973년까지 아폴로 미션에 사용했고 인간을 달로 보낸 위대한 업적을 이뤄냈습니다. 이게 그 당시 만들었던 가장 강력한 로켓이었고 그 이후로 약 50년간 그 기록은 깨지지 않았습니다. 그런데 이번에 일론 머스크가 만든 슈퍼 헤비는 그것보다 2배가 넘는 추력인거에요. 50년만에 가장 강력한 로켓의 기록을 깨면서 추력도 2배로 올린거죠. 더 대박인 사실은 바로 이거에요. 일론 머스크는 1단 로켓 슈퍼 헤비를 재사용 가능한 로켓으로 설계했다는거에요. 스타쉽 로켓이 이렇게 발사대에서 출발해요. 이 로켓이 고독 약 65km에서 85km 사이에 도달하면 1단 슈퍼 헤비하고 2단 스타쉽이 분리돼요. 분리된 2단은 계속 올라가구요. 1단은 지구로 기환하는데 이때 1단이 처음 출발했던 바로 그 발사대로 돌아오는거에요. 이 발사대에는 로켓을 잡을 수 있도록 설계된 구조물 메카질라가 있는데 이 메카질라에는 젓가락이라고 불리는 2개의 거대한 기계팔이 달려있어요. 1단 로켓은 발사된지 7분 후 지구로 돌아와서 역추진으로 속도를 조절하면서 서서히 발사대 쪽으로 접근해요. 이때 메카질라의 젓가락으로 1단 로켓을 정확하게 잡아서 이 작업을 성공적으로 수행하려면 로켓의 속도, 방향, 메카질라의 움직임까지 정말 정밀한 작업이 요구되고 그만큼 기술적인 난이도는 상당히 높겠죠. 그래서 일론 머스크는 1단 로켓 회수 작업을 이렇게 표현했습니다. 엄청난 속도로 기환중인 로켓을 공중에서 젓가락으로 잡는거나 다름없습니다. 이번에 스타쉽 5차 발사때 1단 로켓 회수를 시도했고 이게 이번에 성공한거에요. 그런데 우리 부엉이들이 들었을 때 이게 뭐 그렇게 대단한 기술인가? 라고 생각할 수도 있는데 사실 알고보면 아주 대단한 기술이 맞습니다. 이것은 인류의 우주기술을 한 단계 이상 진보시킨 기술이거든요. 스페이스X의 펠컨9의 경우에는 바다에 띄운 드론선으로 로켓을 회수했어요. 이 로켓을 회수해서 다시 발사대까지 가져가는 것만 거의 한달은 걸렸거든요. 그러니까 로켓을 회수해도 한달동안은 로켓을 다시 못 쏜다는 얘기죠. 게다가 로켓을 회수하고 다시 발사대까지 옮기는 이 운송비용만 해도 만만치가 않아요. 먼저 드론선 운영비가 들어가구요. 바다에서 회수한 로켓을 다시 발사대로 운반하는데 해상운송비 그리고 육상운송비가 들어가요. 또 회수된 로켓을 다시 발사준비상태로 만들기 위해서 수리비, 점검비가 들어가겠죠. 스페이스X는 펠컨9 회수에 들어가는 비용이 얼만지 정확하게 밝힌 적은 없지만 수천만 달러까지도 들어갈 수 있다고 전문가들은 예상하고 있어요. 그런데 이번에 스타쉽처럼 바로 직방으로 발사대에다가 일단 로켓을 회수한다고 쳐봐요. 이렇게 되면 무려 한달이나 걸리던 재발사 준비기간을 겨우 30분이면 끝낼 수 있어요. 실제로 스페이스X는 30분 안에 로켓을 다시 쏠 수 있는 시스템을 만드는 것을 목표로 하고 있다고 해요. 이 말은 그러니까 스타쉽을 갖다가 펠컨9이 1년에 12번 정도 쏠 수 있을 때 스타쉽은 하루에 48번 쏠 수 있는 거예요. 물론 이거는 그냥 이론적인 계산인 거니까 뭐 하루에 48번 쏘는 거는 사실 말이 안 된다고 생각하고 그래도 하루에 한 번씩만 쏜다고 가정해도 365번이나 쏠 수 있는 거예요. 그만큼 스페이스X는 스타쉽으로 시간을 엄청 아낄 수 있는 거예요. 또 따로 바다 위에 드론선을 띄우거나 해상운송비, 육상운송비도 들어갈 일이 없으니까 돈도 그만큼 더 아낄 수 있는 거겠죠. 게다가 스타쉽이 착륙할 때 필요한 착륙장치도 딱히 필요 없다고 해요. 어차피 메카질라의 젓가락이 쏙 하고 1단 로켓을 잡아줄 테니까요. 자 그래서 1단 로켓에 착륙장치가 없다는 거는 그만큼 1단 로켓의 무게가 줄어들 수 있는 거고 무게가 줄어든 만큼 화물이나 사람들을 더 태울 수 있다는 말이에요. 로켓 산업은 사실 무게와의 싸움이기도 해요. 무게를 줄인 만큼 돈을 아낄 수 있고 화물도 더 실을 수 있어서 이것은 곧 수익성으로 연결되겠죠. 자 그다음 스페이스X의 젓가락 기술로 로켓을 새로 만드는 비용도 절감할 수 있어서 이건 역시 수익성을 개선할 수 있어요. 자 이렇게 다 종합하자면 스페이스X의 메카질라 젓가락 덕분에 시간 그리고 돈을 겁나게 많이 아낄 수 있게 됐다. 이 얘기입니다. 로켓 공학자들은 스페이스X의 5차 시험 발사를 보고 인류로켓 기술의 위대한 진보를 이뤄냈다고 평했습니다. 자 이런 평이 나올 수밖에 없는 게 우주 산업이 사실상 돈 싸움이라서 그래요. 돈이 겁나게 많이 들기 때문에 만약에 경제성이 나오지 않는다면은 지속가능한 사업이 전혀 안 되거든요. 그래서 지금까지 미국이나 소련은 아예 국가가 나서서 나사 같은 기관에다가 예산을 할당한 다음에 우주 경쟁을 해왔던 거예요. 소련은 이 우주 경쟁을 할 때 나라 살림살이가 너무 안 좋아져가지고 소련이 무너지는데도 어느 정도 일조를 했었죠. 그만큼 돈이 많이 든다는 거예요. 자 그런데 이번에 이렇게 스페이스X처럼 우주 기업들이 직접 나서서 우주 산업에 들어가는 비용을 겁나게 낮춘다고 해봐요. 그러면 우주 산업 자체에 경제성이 생기고 지속성이 생기면서 꾸준하게 우주 산업을 이어나갈 수 있는 원동력이 되는 거예요. 자 지금부터는 로켓의 2단에 있는 스타쉽 우주선에 대해서 알아봅시다. 스타쉽의 길이는 약 50m, 직경은 9m인데 여기다가 최대 150톤의 화물 100명의 승객을 태울 수 있도록 설계됐어요. 1단 로켓의 도움으로 약 65km에서 85km 고도에 도달하면 1단은 분리돼서 발사대로 돌아가고요. 2단은 계속해서 목표 궤도에 오르게 됩니다. 이때 스타쉽은 6개의 랩터 엔진을 사용해서 1200톤의 추진력을 낼 수 있죠. 이 중에서 엔진 3개는 진공 상태에서 효율을 극대화하기 위한 진공 엔진이고 나머지 3개는 대기권에서 사용하는 대기권 엔진이에요. 스타쉽 우주선 역시도 재사용이 가능한 설계를 갖추고 있습니다. 스타쉽이 지구로 귀환할 때는 대기권에 재진입한 다음에 지상에 착륙해서 재사용이 가능하다고 하죠. 하지만 스타쉽은 아직까지는 완전히 성공적인 귀환을 하진 못했어요. 1차부터 3차 테스트 비행 때는 폭발해버렸고 4차 때는 궤도 진입에 실패한 다음에 그리고 이번에 5차 발사 때는 고도 210km까지 도달한 다음에 75분 동안 예정했던 궤도를 정확하게 비행했다고 해요. 그 다음에 스타쉽은 목표로 했던 인도양에 정확하게 착수하는데 성공했죠. 나중에 시간이 지나서 스타쉽이 계속 보완된다면 손상 없이 완전한 착륙에 성공하겠죠. 스타쉽은 2026년 미국의 아르테미스 계획에 따라서 인간을 달로 보낼 예정이에요. 이렇게 되면 거의 50년 만에 인간을 다시 달로 보내는 거예요. 이 엄청난 영광에 일론 머스크의 스페이스X가 함께하는 거예요. 자 그런데 일론 머스크의 꿈은 따로 있죠. 화성 갈 거니까 네, 일론 머스크의 꿈은 바로 인간을 화성으로 보내서 인간을 다행성종으로 만드는 거예요. 일론 머스크는 이 스타쉽을 화성에 착륙시키고 또 화성에서 다시 발사시켜서 지구로 무사히 돌아올 수 있도록 설계했습니다. 물론 이 화성에다가 스타쉽을 보내려면 여전히 오랜 시간이 걸릴 거예요. 스타쉽 유인 테스트도 해야 하고 우주정거장 도킹도 해야 하고 그 전에 먼저 달부터 가야겠죠.