https://x.com/CBSNews/status/2104556329708765627?ref_src=twsrc%5Etfw
스페이스X가 어제 꽤 중요한 걸 해냈더라고요. 스타쉽이 14번째 시험비행 만에 처음으로 진짜 지구 궤도에 도달했습니다. 그것도 그냥 올라간 게 아니라 스타링크 위성 26기를 실제로 배치하는 데까지 성공했어요.
이게 왜 중요한 이정표인지 찾아보니, 지금까지 13번의 시험비행은 전부 의도적으로 준궤도, 그러니까 궤도에 못 미치는 아음속 비행만 반복했더군요. 안전성부터 확인하고 넘어가겠다는 거였는데, 이번에 그 단계를 넘어서 실제 궤도 진입에 성공한 거죠. 시제품 딱지를 떼고 실전에서 쓸 수 있는 운송 수단으로 넘어가는 순간이었다고 봐도 될 것 같아요.
과정이 순탄하지만은 않았습니다. 상승 중에 랩터3 엔진 6개 중 하나가 예정보다 일찍 꺼지는 이상이 있었대요. 관제팀이 임무 중단까지 고민할 정도였다는데, 나머지 엔진들이 추력을 메우면서 결국 궤도 진입에 성공했습니다. 원래는 10시간, 6바퀴를 돌 계획이었는데 실제로는 2시간 만에 감속 연소를 시작해서 예정보다 훨씬 일찍 내려왔고요. "굳이 더 위험을 감수할 이유가 없다"는, 꽤 교과서적인 판단이었던 거죠.
개인적으로 제일 흥미로웠던 부분은 위성 26기 중 3기에 카메라를 달아서, 우주선 열방패가 대기권으로 재진입하는 순간을 직접 찍었다는 거예요. 우리가 쏘아 올린 위성이 우리 배가 불타면서 내려오는 걸 촬영해서 보내주는 셈이니까요.
다음 목표는 우주선 자체를 발사탑으로 붙잡는 "캐치" 시도인데, 머스크 본인은 성공 확률을 반반 정도로 보고 있대요. 이번 궤도 비행 성공까지 온 과정하고 다음 도전까지, 타임라인 남겨놨습니다.
상업적으로 공학적으로 신뢰성 안정성 확보를 눈 앞에 둔 단계인가? 하면 여전히 불안불안한 수준입니다. 엔진이 중간에 꺼진게 하나 두개 수준이어서 백업이 유효했던 거지 그 이상이 중간에 작동불능에 들어갔다면 (놀랍게도 그 이상 엔진이 꺼질 가능성은 없어라고 자신하지 못하고 있는 것도 현실입니다) 임무포기를 할 수 밖에 없는 건 여전한거고 그게 아직까지도 랩터 엔진이 해결하지 못하고 있는 근본적인 문제인 상황이죠.
개발중인데 당연한 거 아냐? 라고 할 수 있지만, 팰컨9에선 그렇지 않았습니다.
비교해서, 팰컨9에서 쓰고 있는 멀린엔진의 경우 수백차례가 넘는 발사이력 중에 플라이트 도중 엔진이 꺼진 사례는 정말 한쪽 손의 손가락을 세는게 빠를 만큼 희귀할정도로 매우 안정적인 엔진이었습니다.
결국 스타쉽의 전체 테스트비행과정에서 발목을 잡고있는 건 랩터엔진이죠.
기술적으로 "상당한 혁신"을 시도하고 있는 발사체이며 엔진이기에 리스크가 큰 건 당연한거고 딜레이도 예상할 수 있지만 막대한 비용을 쏟아붓고 있는 상황에서도 현재 전체 스케쥴이 2~3년 이상 딜레이 되고 있는 점은 우려스러운 게 분명하고요.
단순히 지구저궤도에 위성을 올리는 게 목적이 아니라... 사람도 실고 달에도 가야하고, 화성도 가야하고, 심지어 준궤도 비행을 통한 전지구 로켓 운송 체계를 구축도 해야하고 그러기 위해선 발사-착륙-재발사로 이어지는 과정을 정말 빈번하게 수행할 수 있어야 핵심 목표가치인 "현행 로켓발사비용의 1/10~1/100수준으로 더욱 더 낮추겠다"는 명제를 달성할 수 있으니까요.
머스크가 원하는 상업발사체가 완성되길 바라지만... 여전히 갈 길이 많이 남아있는 것 같습니다.
저는 엔진이 꺼졌는데도 궤도에 올라가는 거 보면서 우와 대단하다 라고 생각했는데, 기본 적인 안정성은 한참 못 미치는 수준이었군요. 새롭게 배웠습니다. 감사합니다.
로켓발사체와 유사한 비교가 될 수 없습니다만...
제트여객기들의 경우 ETOPS란 게 있습니다.
엔진에 대한 신뢰성이 올라가면서 쌍발엔진의 제트여객기임에도 한 쪽 엔진이 고장났을 경우 나머지 한 쪽 엔진으로 비행을 어느정도 유지할 수 있는가에 대한 지표를 나타냅니다.
비행과정 중의 안전을 위한 백업능력인데, 비행시간/거리에 있어서 한 쪽 엔진이 고장나더라도 나머지 엔진으로 가장 근접한 대체공항에 착륙할 수 있거나 혹은 목적지까지 비행할 수 있는 능력을 나타냅니다. 국내선에서도 평가될 수있지만 대양을 건너야 하는 국제선일 경우 특히 더 중요하고요.
그런 점에서 현재의 랩터엔진의 일부가 꺼진 상황에서 나머지 엔진으로 임무를 수행하는 건 정확히 같은 사례는 아니어도 쉽게 ETOPS에 비견되겠죠.
그렇다고, 현행 상업용 제트여객기들에 있어서 이런 한 쪽 엔진 동력 상실이 "빈번히" 일어나는 일이냐? 하면 전~혀 아닙니다.
• ETOPS-120 (120분 운항): 1,000 비행 시간당 IFSD (In-Flight Shutdown : 비행중 엔진이 꺼지는 사례) 발생 빈도가 0.05회 이하여야 합니다. (20,000시간 비행 중 단 1번 이하)
• ETOPS-180 (180분 운항): 1,000 비행 시간당 IFSD 발생 빈도가 0.02회 이하여야 합니다. (50,000시간 비행 중 단 1번 이하)
즉, 기본적으로 엔진의 일정수준 이상의 [신뢰성/안정성]을 기반이 된 상황에서의 "백업"능력으로써의 ETOPS란 이야기죠.
머스크의 발사체 발사비용 절감에 있어서 핵심인 높은 수준의 발사성공률과 발사체 회수/발사체 점검비용 절감을 위해선 엔진 신뢰성/안정성이 뒷받침되어야 하죠.
그냥 1년에 몇 차례 쏘고 말면서 발사체도 회수하지 않고 버리는 거라면 또 몰라도 상업비행기 수준 혹은 그에 근접하는 운용성을 노리며 그를 통해 발사비용 절감을 목표로 하는데 엔진이 저러면 목표달성이 쉽지 않죠.
그리고, 로켓발사비용에 있어서 연료비용은 회당 전체의 1% 이하에 불과합니다. 발사체 회수와 잦은 발사를 통한 발사비용 절감이 핵심입니다.