발사 직후의 스타십 우주선. 사진출처=스페이스X
화성 이주 목적을 위해 개발 중인 세계 최대·최강 우주발사체 ‘스타십’의 두 번째 시험발사가 18일(현지시간) 실패로 끝났다. 다만 발사 직후 엔진 수 기가 정상 작동하지 않는 등 실패를 맛본 1차 비행에 비교하면 이번 2차 시도에선 1단 분리에 성공하는 등 일정 부분 성과도 거뒀다는 평가가 나온다.
발사 직전의 스타십 우주선. 사진출처=스페이스X
일론 머스크가 이끄는 우주기업 스페이스X의 우주발사체 스타십은 현지 시각으로 이날 오전 7시 3분경(한국시간 18일 오후 10시 3분경) 미국 텍사스주 보카치카 해변의 우주발사시설 ‘스타베이스’에서 발사됐다. 발사 55초가 지난 후 발사체가 가장 큰 압력을 받는 ‘맥스 큐’ 단계를 이겨낸 스타십은 약 2분 52초 후 고도 76km에서 시속 약 5600km로 비행하던 중 1단 발사체인 ‘슈퍼헤비’를 분리했다. 스타십은 탑재체 등이 실리는 우주선 스타십(2단)과 발사체인 슈퍼헤비(1단) 시스템으로 구성된다.
슈퍼헤비 발사체는 분리 약 30초가 지나자 90km 상공에서 폭발했다. 최종적으로 스페이스X는 스타십과 슈퍼헤비를 모두 재사용하는 것을 목표로 하고 있다. 이번 발사에서도 슈퍼헤비의 재사용 가능성을 타진하기 위해 발사대 쪽으로 엔진을 재가동하는 등의 기동을 수행한 후 멕시코 걸프 해상으로 가라앉힌다는 계획이었다. 결국 이 계획은 실패로 돌아갔다.
1단 분리 성공은 이번 발사에서 거둔 성과다. 4월 1차 발사에서는 발사 직후 엔진 33기 중 6기가 정상 작동하지 않았다. 발사체는 발사 약 3분 후 고도 39km 지점에서 빙글빙글 돌면서 추락했다. 1단 분리도 성공하지 못했다. 1, 2단이 분리하지 않으면서 발사 후 4분만에 스타십은 인위적인 자폭을 일으키는 시스템을 작동했다. 이번 발사에서는 엔진을 잃지 않았고, 1단 분리에까지 성공한 것이다.
1단 슈퍼헤비 부스터와 2단 스타십 우주선이 분리되는 모습. 사진출처=스페이스X
1단 분리라는 첫 번째 장벽을 넘는 데 성공했지만, 스페이스X 지상국과 스타십은 고도 약 148km 부근에서부터 교신이 두절됐다. 발사 후 8분 정도가 지난 시점이었다. 스페이스X 엔지니어들은 2단에 해당하는 스타십에 1차 발사 때와 마찬가지로 자동 폭발을 감행하도록 해 선체를 폭발시켰다. 당초 목표는 스타십과 스타헤비를 분리시킨 후 지구 궤도를 돌고, 발사 약 1시간 17분이 경과한 후 다시 지구 대기권에 진입, 하와이 근처에 착수하는 것이었다. 스페이스X는 “우리가 한 일은 스타십을 빠르게 발전시키는 데 귀중한 데이터를 제공할 것”이라며 “스타십은 엔진 33기 모두의 힘으로 성공적으로 이륙해 단분리를 해냈다. (스타헤비는) 분리직후 예정에 없던 분해를 겪었고, (스타십은) 몇분간 우주로 이동했다. 오늘의 테스트는 스페이스 X가 ‘다행성 생명체’를 만드는 과정에서 스타십의 신뢰성을 향상하는데 도움이 될 것”이라고 밝혔다.
이번 발사에서는 ‘핫 스테이지 분리 시스템’ 기술이 새롭게 적용된 것이 특징이다. 스페이스X의 주력 발사체 ‘팰컨9’을 포함한 현재 미국의 발사체는 1단과 2단이 분리된 후에야 2단 엔진이 켜진다. 하지만 핫 스테이지는 단이 분리되기 전 2단 엔진이 작동하며 1단 엔진을 밀어낸다. 러시아 로켓에 일반적으로 사용되는 방식이다. 머스크는 이 기술을 통해 스타십의 성능을 10%가량 향상시킬 수 있다고 밝힌 바 있다.
지난 1차 실패 이후 미 연방항공청(FAA)은 지난 9월 63가지에 이르는 시정조치를 스페이스X에 요구한 바 있다. 머스크는 1차 발사와 비교했을 때 약 1000가지의 업데이트가 적용됐다고 밝혔다. 핫 스테이지 외에도 스페이스X는 엔진 사이 사이에 보호막을 추가해 폭발 등으로 하나의 엔진이 작동하지 않더라도 다른 엔진에 피해를 입힐 가능성을 줄였다.
스타십은 인류가 개발한 우주발사체 중 가장 크고, 가장 강력하다. 1단 발사체 슈퍼헤비의 추력은 7590t에 이르며 스타십 우주선 자체만으로도 1500t에 이르는 추력을 낼 수 있다. 이를 합친 전체 높이는 122m에 이른다. 이는 자유의 여신상(93.5m)보다 높다. 액체 메탄을 연료를 쓰고, 액체 산소를 산화제로 사용하는 ‘랩터 엔진’ 33개가 슈퍼헤비에 탑재된다. 스타십에는 6기가 들어간다. 랩터엔진은 팰컨9의 ‘멀린 엔진’ 보다 추력이 두 배 높다.
지금까지의 가장 강력한 발사체는 아르테미스 미션에 사용 중인 ‘스페이스 론치 시스템’(3900t)이며, 가장 거대한 발사체는 60~70년대 아폴로 미션에 사용된 ‘새턴 5’(110m)였다. 누리호 1단의 추력(300t)보다는 25배 강력하다. 머스크는 120명가량의 탑승객을 실을 수 있는 이 우주선을 통해 2050년까지 100만명을 화성에 이주시킨다는 계획을 내놓은 바 있다.
전남혁 기자 forward@donga.com