搭載 可能한 重量-크기 大幅 늘려
宇宙로 다양한 硏究 裝備 보내고 火星에 120名 실어나를 수 있어
全體 再活用해 年 100回 發射 計劃… “完全히 새로운 探査 時代 열 것”
일론 머스크가 이끄는 美國의 民間 宇宙企業 스페이스X의 宇宙 發射體이자 달과 火星 探査에 쓰일 ‘스타십’이 美國 텍사스州 步카치카 海邊의 宇宙發射場 ‘스타베이스’에서 發射 準備를 하고 있다. 스페이스X 提供
일론 머스크가 이끄는 美國의 民間 宇宙企業 스페이스X가 製作한 ‘人類 最强’ 宇宙發射體 ‘스타십’李 달과 火星에 對한 本格的인 探査를 앞두고 있다. 科學者들은 스타십이 새로운 天體物理學과 宇宙行星學 硏究를 可能케 할 것으로 期待한다. 스타십에 실을 수 있는 搭載 重量이 歷代 最大인 만큼 望遠鏡 等 前例 없는 規模의 科學 硏究 裝備를 宇宙로 쏘아올릴 수 있기 때문이다.
● 歷代 最强 宇宙發射體
스타십은 스페이스X가 開發 中인 次世代 宇宙發射體다. ‘슈퍼헤비’라고 이름 붙은 지름 9m에 길이 68m인 1段, 2段이자 宇宙船인 ‘스타십’으로 構成된다. 1段과 2段을 합친 總길이는 120m다. 1960年代 달 着陸에 使用했던 새턴5 로켓 111m보다 9m가 더 길며 美國 뉴욕市 自由의 女神像(93.5m)보다 크다.
큰 크기답게 歷代 發射體 中 推力度 가장 세다. 推力은 發射體를 밀어 올리는 힘을 뜻한다. 1段에 스페이스X 次世代 엔진 ‘랩터 엔진’ 33個가 裝着된 스타십은 1700萬 파운드(藥 7700t)의 힘을 낸다. 보잉747 航空機 63臺가 내는 推力과 같다. 美國航空宇宙局(NASA)의 新型 宇宙發射體 ‘스페이스론치시스템(SLS)’은 880萬 파운드(藥 4000t), 스페이스X의 또 다른 宇宙 發射體 ‘팰컨헤비’는 500萬 파운드(藥 2230t) 程度다.
搭載 重量 亦是 最高다. 스타십은 高度 200km의 地球 低軌道에 150t의 搭載體를 쏘아 올릴 수 있다. 同一한 高度 基準 새턴5는 118t, SLS는 約 95t이다. 韓國型 發射體 누리號는 1.9t이다.
● 唯一 火星行 有人 宇宙發射體… 새 任務 創出
科學者들은 歷代 最强 宇宙發射體가 가지고 돌아올 硏究 結果에 期待를 숨기지 않고 있다. 큰 發射體에 많은 科學 硏究 裝備를 실을 수 있어서다. 假令 2021年 12月 發射된 ‘제임스웹 宇宙望遠鏡(JWST)’은 金빛의 六角形 거울 18個를 벌집 形態로 이어 붙여 만든 거울이 달려 있다. 이 거울은 지름이 6.5m에 達한다. JWST를 發射한 宇宙發射體의 幅은 4.6m였는데 거울 지름보다 發射體의 幅이 좁아 거울을 접은 形態로 發射해야 했다.
스타십은 지름이 最大 8m인 物體도 실을 수 있다. JWST의 거울을 接地 않은 狀態에서 發射할 수 있다는 意味다. 거울을 접은 狀態로 發射하고, 宇宙로 올라갔을 때 거울을 펴는 設計만 빼도 開發 過程이 훨씬 수월해진다. 넉넉한 搭載 重量으로 科學 硏究 裝備의 무게 範圍에 餘裕가 생긴다. 相對的으로 低廉한 材料를 裝備에 使用할 수 있게 된다는 뜻이다.
特히 스타십은 宇宙飛行士를 火星에 보낼 수 있는 唯一한 로켓이다. 80∼120名의 사람을 태울 수 있다. 火星 誘引 探査 等 새로운 類型의 科學 任務 遂行이 可能할 것으로 期待된다. 또 火星 生命體 痕跡이나 表面 아래 얼음을 찾는 로봇 等을 보내는 데도 活用될 豫定이다. 머스크 스페이스X 最高經營者(CEO)는 스타십으로 人類의 火星 移住를 실현시킬 計劃도 갖고 있다. 타냐 해리슨 美國 아우터스페이스硏究所 行星科學者는 “스타십은 火星에서 할 수 있는 일의 可能性을 完全히 새롭게 열어준다”고 말했다.
● 低廉한 價格으로 宇宙 硏究 接近性 擴大
科學者들이 무엇보다 期待하는 것은 宇宙 硏究 接近性 擴大다. 低廉한 發射 費用으로 科學 硏究 裝備 等을 定期的으로 宇宙로 보낼 수 있을 것으로 期待한다. SLS는 1年에 한 番 發射하는 데 約 41億 달러(藥 5兆4038億 원)가 所要되는 것으로 分析된다. 反面 머스크 CEO는 스타십 한 番 發射에 100萬 달러에서 數百萬 달러까지 費用을 줄일 수 있을 것으로 보고 있다.
스타십이 價格을 낮출 수 있는 原因은 發射體를 再使用할 수 있어서다. 1單付 再活用 等 一部 再活用만 可能했던 다른 宇宙發射體와 달리 스타십은 宇宙發射體 全體를 再使用한다. 宇宙船 스타십과 슈퍼헤비 모두 逆推進 方式으로 地球로 돌아온다.
스페이스X는 再使用을 위해 超大型 宇宙發射臺 ‘메카질라’도 構築했다. 메카질라는 스타십을 迅速하게 發射하기 위한 宇宙發射臺다. 地球로 歸還하는 스타十을 다시 잡아 슈퍼헤비에 組立한 뒤 그대로 쏘아 올린다. 머스크 CEO는 現在 한 달 以上 걸리는 宇宙發射體 整備와 再活用을 한 時間 以內로 줄일 수 있을 것으로 公言한다. 이 시스템을 통해 스타十은 하루 3回까지 發射가 可能할 것이라는 展望을 내놓았다. 이番 發射는 貨物이나 乘客이 없는 試驗 發射다. 再活用 시스템도 稼動되지 않는다. 實際 運用을 위한 檢證들이 아직 남았다. 스페이스X는 2025年頃 年間 100回假量 스타십을 發射하겠다는 計劃이다. 같은 해 NASA의 有人 宇宙 달 探査計劃 ‘아르테미스’에도 活用된다.
고재원 동아사이언스 記者 jawon1212@donga.com
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