어린이과학동아&수학동아 기사

안녕하세요.오랜만에 돌아온 한준우 기자입니다! 이번 글에서는 요즘 HOT한 미국 민간우주기업,스페이스 X에 대해 알아보겠습니다!

1.스페이스 X의 탄생

스페이스 X(SPACE X)는 2002년 미국의 괴짜 억만장자 '일론 머스크(Elon Musk)가 화성으로 100만 명을 이주시키겠다는 꿈을 가지고 설립한 민간 

우주기업이에요.처음 일론 머스크는 스페이스X를 세운 뒤 소형 2단형 로켓인 '팰컨 1'을 2006년 미국 공군사관학교의 위성을 싣고 처음 발사했으나 발사된지 약 30초만에 갑자기 뒤집어지더니 그대로 바다로 빠지고 말았습니다. 이어진 2차,3차 발사에서도 계속 폭발하며 스페이스X의 앞날은 점점 희미해져 갔습니다.하지만 마지막일지도 모르는 4차 발사에서 모든 비행 과정을 깔끔하게 수행하며 세계 최초로 민간 우주기업이 발사에 성공한 로켓이라는 타이틀을 얻게 되었죠.

2008년 팰컨 1 4차 발사 모습.사진 출저:슈니트PPF&모터플렉스본사

2.팰컨 1 4차 발사 성공 이후...

팰컨 1의 기적적인 4차 발사 성공 이후 스페이스 X에는 투자자들이 몰려들고 미국항공우주국(NASA)와 상업용 궤도 운동 서비스 계약까지 체결하며 다시 부활할 수 있었습니다.부활 이후 스페이스X는 1단 로켓을 지상 회수할수 있는 70m의 중대형 발사체 '팰컨9'을 개발했어요.팰컨9은 스페이스X의 자체개발엔진 '멀린'이 1단에 9개 장착되어있어요.하지만 6주에 1번 꼴로 로켓을 발사하는데 계속 폭발하고,폭발하고,폭발하여 이후에는 6개월 동안 로켓 1대도 쏘지 못할 위기가 찾아왔아요.하지만 스페이스X는 2015년 마침내 1단 로켓 지상 회수에 성공했고,2016년에는 해상 바지선 회수에 성공,연이어 2017년에는 한 번 회수한 로켓을 다시 발사하기도 했죠.2022년에는 이 발사체를 이용해 KPLO도 발사할 예정이에요.그리고 2018년,스페이스X의 팰컨 9을 3개 이어붙인 멀린 엔진이 1단에만 무려 27개나 장착되어있는 팰컨 헤비가 개발 완료,발사되었어요!이 팰컨 헤비의 시험 발사에선 발사체 최상단에 위성을 싣는 부분인 '페어링'부에 머스크가 직접 몰던 머스크의 또 다른 전기자동차 민간기업 '테슬라'의 스포츠카 '로드스터'를 탑재했어요.보통 다른 국가들은 로켓 시험 발사에 철덩이같은 위성 모사체를 장착했는데,일론 머스크는 시험 발사에서 철덩이를 대체할 수 있는 감성적인 가치가 있고 이에 로드스터에 스페이스의 고생했던 다른 임직원들의 명패 등을 싣고 발사했습니다.이 때 1단 추진체 3개 중 2개는 회수에 성공하였으나 1기는 해양 바지선에 착륙하지 못한 채 인근 바다로 떨어졌어요.

3.스타쉽

'스타쉽'을 들어보신 독자님들도 많을 거예요.'스타쉽'은 최근에 스페이스 X가 개발하고 있는 최대 100명,100t 이상의 화물을 화성까지 운반할 수 있는 초대형 발사체에요.올해 5월 첫 발사 예정인 스타십 완성형은 무게 약 3000톤이 넘고,길이도 120m이기 때문에 지금까지 개발된 로켓 중 가장 긴 로켓이 되었어요.

여기에는 스페이스 X가 스타쉽에 쓸려고 개발한

강력크한 엔진 바로 '랩터 엔진'이 붙어있어요.랩터 엔진은 진공 랩터 엔진과 대기권 랩터 엔진으로 나뉘는데,대기권 랩터 엔진은 연소기 크기가 작으며 대기권을 뚫을 때 사용하는 엔진이고,진공 랩터 엔진은 연소기 크기가 크며 우주에서 사용하는 엔진이죠.스타쉽은 1단과 2단으로 나눌 수 있는데,1단에는 대기권 랩터 엔진이 37개나 들어가는 '슈퍼 헤비'로 구성돼 있고,2단은 대기권 랩터 엔진과 진공 랩터 엔진이 각각 3개씩 탑재되어있는 오징어 모양(?)스타쉽으로 구성돼 있어요.

4.스타쉽의 험난한 길

스타쉽은 시험 모델이 엄청 많았어요.이름이 앞에는 SN(serial number),뒤에는 숫자가 붙은 식이었지요.SN1~SN7은 탱크 시험 모델,모듈 시험 모델 등으로 시험했고,SN8부터는 1단,진공 랩터 엔진을 제외한 스타쉽으로,저고도 시험 모델이었지요.2020년 12월 12일 발사된 SN8은 이륙,1번 엔진 정지,2번 엔진 정지,3번 엔진 정지 및 호버링(공중 회전),앞뒤에 장착된 플랩을 이용한 낙하까지 성공적인 듯했으나,마지막 착륙 과정에서 문제가 생겼어요.몸을 세로로 돌리고 2개의 엔진을 점화하여 속도를 줄이고 착륙해야 하는데,이 때 엔진을 식혀주는 산화제가 제대로 공급되지 않아서 엔진 하나가 녹아내렸고,결국 엔진 1개가 꺼지고 남은 엔진 하나만으로 버티다가 속도를 제대로 줄이지 못해 지면에 충돌하면서 폭발하고 말았죠.ㅠㅠ

고도 상승을 마치고 하강하는 SN8(출저:엘랑의 우주정복)

지면에 충돌하며 폭발하는 SN8(출저:엘랑의 우주정복)

그 후 2021년 2월 2일 발사된 SN9 역시 하강까지는 정상적이었으나,착륙할 때 필요한 엔진 2개중 착륙할 때 1개가 아예 점화가 안 되어 속도를 줄이지 못하고 폭발하고 말았죠.

엔진이 하나밖에 점화되지 않은 SN9(출저:엘랑의 우주정복)

폭발하는 SN9(출저:엘랑의 우주정복)

눈치가 빠르신 분들은 아시겠지만,위 SN9 폭발 장면에서 왼쪽에 또 하나의 스타쉽이 서있죠.그게 바로 SN10입니다.

SN10은 SN9 폭발 때 이미 준비되어 있었죠.SN10은 2021년 3월 3일 발사되어 하강까지 성공하였고 이전과 달리 3개의 엔진을 모두 점화하여 속도를 줄이는 데 성공,결국 착륙에 성공!

한 줄 알았으나...SN10은 착륙 8분 후 갑자기 폭발했습니다.SN10의 착륙 속도는 미세하게 빨랐고,착륙 시 완충 장치 역할을 해주는 랜딩 레그가 일부 파손된 탓인지 약간 비스듬하게 내려섰습니다.스타쉽은 아래쪽에 배관이 복잡하게 얽혀있어서 착륙할때 충격을 받으면 배관에서 연료가 누출돼 폭발할 수 있어요.하부에 새어나온 메탄가스 때문에 결국 스타쉽에는 불이 붙었고,그로 인해 SN10이 폭발했다는 것이죠.

비스듬히 내려선 SN10(출저:엘랑의 우주정복)

폭발하는 SN10(출저:엘랑의 우주정복)

너무 스타쉽 얘기만 해서 질리실 수도 있으시겠는데요,이제 거의 다 끝났습니다.

그 후 2021년 3월 30일,SN11이 발사되었습니다.SN11 역시 하강까지 성공하였으나,2번 엔진의 결함 때문에 착륙 과정에서 폭발하고 말았죠.

SN11 폭발 시 엔진 내부 탑재카메라(출저:KBS뉴스)

떨어지는 SN11 잔해(출저:KBS뉴스)

하지만 실패의 슬픔도 잠시,스페이스X는 SN12~SN14를 건너뛰고 SN15를 만듭니다.

5.SN15의 기적적인 성공

착륙 분사(landing burn)시작한 SN15(출저:spaceX)

착륙한 SN15(출저:spaceX)

SN15는 2021년 5월 5일,모두가 행복한 어린이날 하늘 위로 날아올랐습니다.SN15는 모든 과정을 정상적으로 수행하고 착륙까지 완벽하게 성공했죠.착륙 후 SN15 주변에 화재가 일어나 진화를 하기도 하였으나 다행히 폭발 사고가 일어나지는 않았습니다.

6.향후 스페이스X의 계획

향후,스페이스X는 올해 중~하반기 중에 슈퍼 헤비를 장착한 완성형 스타쉽(SN20)을 시험 발사할 계획하고 있습니다.

또한 올해 8월,팰컨 9에 실려 발사될 우리나라 최초의 달 탐사선,KPLO도 발사 준비를 하고 있답니다.

2024년,어과동 특집기사에 나오기도 했던 미국항공우주국(NASA)하는 '아르테미스 프로젝트'에서도 스타쉽으로 화성에 착륙하는 역할을 맡을 예정이지요.

그럼 지금까지 "스페이스X의 역사 1탄-로켓 편 기사를 마치겠습니다.

스페이스X의 역사 2탄-인공위성과 탐사선 편도 7월 중에 게시할 예정이니 많이 기대해주세요^^

오늘 아직은 부족한 이 기사를 재밌게 잘 읽으셨기를 바라며,저는 6월 중 "우리나라 최초의 한국형발사체,누리호의 여정 2탄-2차 발사 편으로 찾아뵙겠습니다!안녕히 계세요~^^