스페이스X 우주선 발사 실험, 계속되는 폭발...그 이유는?

스페이스X 우주선 발사 실험, 계속되는 폭발...그 이유는?: 박소현 / 기사승인 : 2021-04-06 13:20:33

출처: SpaceX

일론 머스크의 스페이스X는 인간의 화성 이주라는 목표를 가지고 수 차례 우주선 제작과 실험에 나섰다. 그러나 지금까지 진행된 스페이스X의 우주선 발사 실험에서 우주선의 착륙 과정이 원활하게 이루어지지 않았다. 스페이스X가 말하는 화성 이주는 그저 허황된 꿈일까?

스페이스X의 우주선 '스타십'은 왜 자꾸 착륙할 때 폭발하는 것일까? 씨넷의 클레어 레일리(Claire Reilly) 기자가 분석해보았다.

스페이스X 우주선, 착륙 과정에서 폭발 문제 반복
이미 여러 언론 보도를 통해 알려진 바와 같이 SN8과 SN9, SN10 원형 모두 발사 실험 마지막 단계에서 착륙하던 도중 폭발하는 문제가 발생했다. 또, 최근 진행된 SN11 발사 실험에서 착륙 도중 장착된 카메라가 떨어지면서 큰 폭발음을 일으키면서 우주선이 폭발했다.

착륙 과정에서의 우주선 폭발이 반복적으로 발생하자 일각에서는 스페이스X의 우주선 성공 가능성을 비관적으로 보고 있다. 특히, 2023년이면 스페이스X의 스타십이 달에 도착할 수 있다는 머스크의 주장을 의심스러운 시선으로 보는 이가 증가하고 있다.

그러나 발사한 우주선이 지상에 성공적으로 안착하는 것 자체가 매우 어려운 과정이다. 실제로 스페이스X의 스타십은 고도 발사 실험 도중 우주선 착륙이 가장 어려운 부분으로 지목되기도 했다.

이와 관련, 레일리 기자는 스페이스X의 스타십 자체가 개발된 전례가 없는 제품임을 강조하며, 테스트 과정에서 발생하는 일과 스페이스X의 우주선 자체를 더 자세히 이해할 필요가 있다고 주장한다.

스페이스X의 스타십, 기존의 우주선과는 다르다?
스페이스X의 스타십은 길이 120m의 거대한 우주선이며, 인류가 개발한 가장 큰 로켓이다. 게다가 물품이나 사람을 운반할 수 있는 너비 9m의 거대한 화물칸을 장착했다. 미국 우주항공국(NASA)을 비롯한 여러 기관 및 기업이 선보인 우주선과는 비교가 안 될 정도로 크다. 우주선은 크기가 클수록 성공적인 발사가 어렵다.

게다가 스페이스X의 스타십은 다른 우주선과 크기만 비교되는 것이 아니다. 연료도 다르다. 스페이스X는 다른 우주선에 사용하는 기존의 제트 연료 대신 먼 훗날 화성에서 생성하리라 기대하는 액화 산소와 메탄을 연료를 사용한다.

또, 스페이스X의 스타십은 구조도 특이하다. 사람이나 짐이 들어갈 공간인 화물칸과 우주에 진입하게 되는 슈퍼 헤비 로켓으로만 구성됐다. 슈퍼 헤비 부스터는 재활용할 수 있도록 제작됐다. 우주선을 발사했더라도 발사 시스템이 지상에 돌아와 착륙하도록 하기 위한 목적이다. 이 부분은 스페이스X가 선보인 팰컨9(Falcon 9)과도 비교가 되는 부분이다.

스페이스X, 짧은 시간에 여러 차례 실험...왜?
퀸즈랜드대학교의 크리스 제임스 교수는 스페이스X가 우주항공업계의 실리콘밸리와 같은 기업으로 성장하면서 우주 기술 발전을 빠르게 선보이고자 한다. 이와 같은 목표를 성공적으로 실천하기 위해 필요한 것은 현실 세계에서의 테스트이다. 바로 스페이스X가 착륙 과정에서 폭발 문제를 거듭하여 겪는데도 우주선 발사 실험을 자주 강행하는 이유이다.

그렇다면, 비교적 투자 비용이 적은 시뮬레이션을 활용하면 되지 않을까? 물론, 시뮬레이션에 지출하게 되는 돈이 훨씬 더 적다. 그러나 실제 실험만큼 성공적인 우주선 제작 여부를 제대로 알기는 어렵다.

2020년, SN8이 성공적인 서범 비행을 했을 당시 대기 중에서 0.5km가량을 이동하고, 착륙 과정에서 순식간에 소음을 내면서 폭발했다. 그리고 두 달 이후 이어진 SNA9 발사 실험 당시에도 지상 10km 지점에서 폭발했다.

우주선 발사 실험의 폭발 문제, 혹시 관련 데이터가 부족한 문제가 원인일까? 결론은 아니다. 과거, 일론머스크는 트위터를 통해 스페이스X가 우주선 발사 실험에 필요한 데이터를 충분히 확보했다고 밝혔다.

레일리 기자는 스페이스X의 우주선 폭발 원인으로 빠른 속도와 고속 급속 분해(RUD)를 언급했다. 한 마디로 말하자면, 너무 빠른 속도 때문에 폭발한 것이다.

SN9에는 벨리플롭이 있지만, 착륙 과정에서 벨리플롭이 수직을 유지하지 않고 너무 많이 회전했다. 너무 빠른 속도로 움직였기 때문이다. 결과적으로 SN9은 착륙 시 밸리플롭의 각도가 이상한 상태를 유지하게 되었다. 이 때문에 폭발 과정에서 더 많은 불이 발생하기도 했다.

SN10은 스페이스X의 스타쉽 중 최초로 착륙 순간에 무사하게 지상으로 안착했다. 그러나 착륙 후 10분이 지나자 갑자기 폭발했다. SN11도 마찬가지로 원활한 발사가 이루어졌으나 착륙 직전에 폭발하기 시작했다. 이에 대해, 일론 머스크는 엔진 이상이 폭발 원인이라고 밝혔다.

한편, 우주선이 착륙 도중 혹은 그 이후에 폭발했으나 스페이스X는 발사 실험이 성공적이었다고 주장한다. 또, 레일리 기자는 제임스 교수를 인용, 지금까지 그 누구도 스페이스X가 선보인 것과 같은 로켓 설계를 시도조차 하지 않았다는 점에서 매우 중요한 의미가 있다고 설명했다.