스페이스X 스타십의 짧은 역사
우주탐사를 위한 일론 머스크의 실패와 성공 이야기
스페이스X: 민간 우주 탐사의 선구자
스페이스X(Space Exploration Technologies Corp.)는 2002년, 기업가 일론 머스크에 의해 설립된 미국의 우주 탐사 기업입니다. 머스크의 비전은 인류를 다중 행성 종족으로 만드는 것이며, 이를 위해 우주 여행의 비용을 대폭 줄이고 접근성을 높이는 것에 초점을 맞췄습니다. 스페이스X의 설립은 우주 탐사 산업에 혁명적인 변화를 가져왔으며, 민간 기업이 주도하는 우주 경쟁의 새로운 시대를 열었습니다.
초기 도전과 성공
초기 몇 년 동안, 스페이스X는 여러 도전에 직면했습니다. 첫 로켓인 팰컨 1의 개발과 발사 시도는 실패와 성공이 교차했습니다. 2008년, 팰컨 1이 지구 궤도에 도달하는 데 성공하며, 스페이스X는 민간 기업으로서는 최초로 이러한 성과를 달성했습니다. 이 성공은 NASA와의 중요한 계약으로 이어졌으며, 국제우주정거장(ISS)으로 화물을 수송하는 임무를 맡게 되었습니다.
https://www.britannica.com/technology/Falcon-launch-vehicle혁신과 성장
스페이스X는 로켓 기술의 혁신을 계속하여, 재사용 가능한 로켓 기술의 선두 주자가 되었습니다. 특히 팰컨 9 로켓은 여러 차례 재사용에 성공하며 우주 여행 비용을 절감하는 데 크게 기여했습니다. 또한, 스페이스X는 드래곤 우주선을 개발하여, 인간을 우주로 보내는 능력을 갖추었습니다. 2020년, 드래곤 우주선은 NASA 우주비행사를 ISS로 안전하게 운송하는 최초의 민간 우주선이 되었습니다.
https://www.usatoday.com/story/tech/nation-now/2018/08/14/spacex-inside-crew-dragon-spaceship-nasa-a미래를 향한 비전
스페이스X의 야심 찬 프로젝트 중 하나는 스타십 우주선의 개발입니다. 스타십은 화성으로의 유인 탐사를 목표로 하는 차세대 우주선으로, 인류의 우주 탐사 범위를 확장하는 데 중심 역할을 할 예정입니다. 또한, 스페이스X는 스타링크 프로젝트를 통해 전 세계에 저렴하고 빠른 인터넷 접속을 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이 프로젝트는 수천 개의 소형 위성을 이용하여 지구 전역에 광대역 인터넷 서비스를 제공할 계획입니다.
https://www.starlink.com/스페이스X 주요 타임라인
2002년: 일론 머스크가 스페이스X를 설립합니다.
2006년: 스페이스X는 첫 로켓인 팰컨 1의 발사를 시도했으나 실패했습니다.
2006년 : NASA와의 상업 우주 수송 서비스(COTS) 계약을 통해 스페이스X는 국제우주정거장(ISS)으로 화물을 수송하기 위한 계약을 NASA와 체결했습니다. 이 계약은 스페이스X에 중요한 자금원이 되었습니다.
2008년: 이후 몇 차례의 시도 끝에 팰컨 1이 지구 궤도에 성공적으로 도달한 첫 민간 우주 발사체가 됩니다. 이 성공은 스페이스X에 대한 NASA의 신뢰를 높이는 데 중요한 역할을 했습니다.
2010년~현재 : 보다 개선된 팔콘 9 로켓을 활용한 발사를 통해 재사용로켓을 활용한 저지구 궤도에서 효율적인 유인 운송 및 화물 운반을 시작할 수 있는 기반을 마련하였습니다.
2014년~현재 : 드래곤 우주선 스페이스X는 자체 개발한 우주선인 드래곤을 ISS로 화물을 수송하는 데 사용했습니다. 드래곤 우주선은 2012년에 최초로 ISS에 도킹한 민간 우주선이 되었습니다.
2018년~현재 : 스페이스X는 세계에서 가장 강력한 운영 로켓 중 하나인 팰컨 헤비를 개발했습니다. 이 로켓은 대형 위성을 지구 궤도 및 화성 궤도에 배치할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.
2019년~현재 : 스타호퍼를 시작으로 스페이스X는 화성으로의 유인 탐사와 다중 행성 종족을 목표로 하는 다목적 우주선인 스타십을 개발 중입니다.
2019년~현재 : 스타링크 프로젝트를 통해 전 세계적으로 저렴하고 고속의 인터넷 접속을 제공하기 위해 수천 개의 소형 위성으로 구성된 네트워크인 스타링크를 구축하고 있습니다.
2020년~현재 : 스페이스X는 드래곤 우주선을 이용해 NASA의 우주비행사를 ISS로 안전하게 전송하는 최초의 민간 회사가 되었습니다. 이는 스페이스X에게 역사적인 이정표입니다.
스타십 프로젝트
스타십 프로젝트는 스페이스X가 추진하는 차세대 우주선 개발 프로젝트로, 인류의 우주 탐사 범위를 근본적으로 확장하는 것을 목표로 합니다. 이 프로젝트의 궁극적인 비전은 인간을 다중 행성 종족으로 만드는 것이며, 특히 화성으로의 유인 탐사 및 정착을 목표로 하고 있습니다. 스타십은 그 도전적인 목표를 실현하기 위해 설계된 전례 없는 우주선입니다.
설계 및 기능
스타십은 전체 재사용이 가능한 우주선으로, 지구 궤도를 넘어 달, 화성, 그리고 그 너머로의 임무를 수행할 수 있도록 설계되었습니다. 스타십 시스템은 두 주요 부분으로 구성됩니다.
스타십: 인간 승무원, 화물, 또는 둘 모두를 우주로 운송할 수 있는 우주선입니다. 다양한 임무에 맞춰 설계될 수 있으며, 지구로 돌아와 재사용될 수 있습니다.
슈퍼 헤비 로켓 부스터: 스타십을 지구 궤도 밖으로 발사하기 위한 강력한 로켓 부스터입니다. 이 또한 회수 및 재사용이 가능하게 설계되었습니다.
https://www.spacex.com/vehicles/starship/
목표 및 용도
화성 탐사 및 정착: 스페이스X의 가장 야심 찬 목표 중 하나는 화성에 인류를 보내 정착하는 것입니다. 스타십은 화성으로의 장거리 여행에 필요한 생명 유지 시스템, 화물 운송 능력, 그리고 착륙 및 귀환 기술을 제공하도록 설계되었습니다.
달 탐사: 스페이스X는 NASA의 아르테미스 프로그램의 일환으로, 스타십을 이용한 달 착륙 임무를 수행할 계획입니다. 이를 통해 인류는 달 표면에 다시 발을 내디딜 예정입니다.
지구 간 빠른 이동: 스타십은 지구 상의 두 지점 간을 몇 시간 내에 이동할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 국제 여행을 혁신할 가능성을 내포하고 있습니다.
대규모 위성 발사: 스타십은 대규모 위성을 지구 궤도에 배치할 수 있는 능력을 가집니다. 이는 스페이스X의 다른 프로젝트인 스타링크 네트워크 구축에도 중요한 역할을 할 수 있습니다.
https://twitter.com/MartianColonist/status/1405183218266030084/photo/1https://www.youtube.com/watch?v=921VbEMAwwY
개발 과정
스타십 개발은 여러 프로토타입의 설계, 제작, 그리고 시험을 통해 진행되었습니다. 이 과정에서 스페이스X는 고도, 속도, 그리고 착륙 기술에 관한 중요한 데이터를 수집하며 설계를 점진적으로 개선해왔습니다. 초기 홉 테스트에서부터 고고도 비행 시험에 이르기까지, 각 단계는 스타십이 직면한 문제들을 해결해나가는 도전과 실패, 성공의 역사였습니다.
스타십 개발 타임라인
- 초기 프로토타입 (SN1 - SN4)
SN1: 2020년 초, 스타십의 첫 번째 대규모 탱크 테스트 프로토타입. 압력 테스트 중 폭발.
SN2: 압력 테스트를 위한 탱크 섹션에 초점을 맞춘 소규모 프로토타입. 성공적인 압력 테스트를 완료.
SN3: 2020년 봄, 압력 테스트 중 구조적 실패.
SN4: 첫 번째 성공적인 압력 테스트를 통과한 프로토타입. 짧은 홉(hop) 테스트에 성공한 후, 지상 테스트 중 폭발.
https://www.youtube.com/watch?v=RziLyL44mSM&t=1s
https://twitter.com/MartianColonist/status/1272623561711157254/photo/1- 중간 단계 프로토타입 (SN5 - SN15)
SN5: 2020년 여름, 150미터 홉 테스트에 성공.
SN6: 2020년 여름, SN5와 유사한 150미터 홉 테스트에 성공.
SN7: 탱크 설계의 내구성을 테스트하기 위한 프로토타입. 여러 압력 테스트를 실시.
SN8: 첫 번째 고고도 비행 테스트를 실시. 이륙 후 목표 고도에 도달하였으나 착륙 시 폭발.
SN9: 비슷한 고고도 비행 테스트를 시도, 착륙 접근 중 폭발.
SN10: 고고도 비행 후 착륙에 성공했으나 착륙 후 몇 분 뒤 폭발.
SN11: 안개 속에서의 고고도 비행 테스트 중 폭발.
SN12 - SN14: 이들 프로토타입은 건너뛰어지거나 공개적인 테스트 없이 내부적으로 사용됨.
SN15: 개선된 설계와 시스템을 가진 첫 프로토타입. 고고도 비행 테스트 후 성공적으로 착륙. (2022년)
https://www.youtube.com/watch?v=7CZTLogln34
https://twitter.com/MartianColonist/status/1405183124561174532/photo/1- 후기 프로토타입 (SN16 - SN29)
SN16: 완성되었으나 고고도 비행 테스트 대신 전시될 가능성이 높음.
SN17 - SN19: 이러한 시리얼 번호의 프로토타입에 대한 상세 정보는 제한적이며, 직접적인 테스트보다는 개발 과정에서 다양한 목적으로 사용된 것으로 보임.
SN20 이상: 스페이스X는 스타십의 디자인과 기능을 지속적으로 개선하며, 특히 오비탈 비행 테스트와 같은 더 복잡한 미션을 위한 준비를 함. SN20 이후 모델들은 스페이스X의 오비탈 비행 계획과 화성 및 그 너머로의 탐사 임무에 중점을 두고 개발됨.
스페이스X의 스타십 개발 과정은 실패와 성공을 반복하며 학습하는 과정을 거쳤습니다. 이 과정을 통해 회사는 우주 탐사의 새로운 장을 여는 데 필요한 기술과 경험을 축적하고 있습니다.
1차 통합 시험발사(Flight Test Launch)
스타쉽은 대기권에 다시 있기 전에 지구 주위를 거의 한 바퀴 돌며 류 근처 태평양에서 목표물 스플래시 다운을 수행할 수 있었습니다. 슈퍼 헤비 부스터는 이륙 후 약 8분 만에 텍사스 해안에서 약 30km 떨어진 멕시코 만에 통제 착륙을 수행할 예정이었습니다. 로켓은 CDT 08:33(13:33 UTC)에 SpaceX의 발사장인 텍사스 남부 보카치카에서 이륙하여 발사대와 주변 인프라에 예상치 못한 피해를 입혔습니다. 이륙 중과 이륙 후에 여러 엔진이 고장났습니다. 우주선은 max q를 통과해 초음속 비행에 진입했지만 우주선은 부스터에서 분리되지 못했습니다. 우주선이 추락하고 자율 비행 종료 시스템이 활성화되었지만 우주선이 즉시 파괴되지는 않았습니다. 우주선은 40초 후, 비행 시작 약 4분 만에 폭발했습니다.
https://www.youtube.com/watch?v=gk1BViilFFk
2차 발사 시험
2023년 11월 18일, 스타쉽은 두 번째 통합 비행 테스트를 위해 오전 7시 2분에 스타베이스에서 성공적으로 이륙했습니다. 실험대 위의 실험실에서 일어난 일은 아니지만, 그것은 절대적인 시험이었습니다. 스페이스X가 이 두 번째 비행으로 한 일은 빠르게 발전하는 스타쉽을 계속하는 데 귀중한 데이터를 제공할 것입니다. 이 테스트는 스페이스X가 생명체를 다행성으로 만들기를 추구하는 가운데 스타쉽의 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 되는 많은 중요한 이정표를 달성했습니다. 스타베이스의 팀은 이미 스타쉽의 세 번째 비행 테스트에 사용될 예정인 차량에 대한 최종 준비를 하고 있습니다.
https://www.youtube.com/watch?v=C3iHAgwIYtI
이번 3차 시험발사의 의미
스페이스X의 스타십 프로젝트의 세 번째 비행 시험은 2024년 3월 14일, 텍사스의 스타베이스에서 성공적으로 진행되었습니다. 이 비행 시험은 단순한 발사가 아닌, 통합된 비행 테스트의 일환으로, 스타십 개발을 위해 귀중한 데이터를 제공하는 중요한 실험이었습니다. 이번 시험에서 달성된 주요 이정표와 첫 번째들은 다음과 같습니다.
https://www.youtube.com/watch?v=RrxCYzixV3s
33개의 랩터 엔진 성공적 점화: 슈퍼 헤비 부스터의 모든 33개 랩터 엔진이 성공적으로 점화되어 상승 중 전체 연소 시간을 완료했습니다. 이는 두 번째로 성공적인 전체 연소입니다.
성공적인 핫-스테이지 분리: 슈퍼 헤비의 랩터 엔진 중 3개를 제외한 모든 엔진을 종료하고, 스타십의 두 번째 단계 6개 랩터 엔진을 성공적으로 점화하여 분리를 완료했습니다.
슈퍼 헤비의 성공적인 플립 기동 및 부스트백 연소: 슈퍼 헤비 부스터는 성공적으로 플립 기동을 완료하고 멕시코만으로의 착수 지점으로 보내기 위해 전체 부스트백 연소를 완료했습니다.
첫 착륙 연소 시도: 슈퍼 헤비는 첫 착륙 연소를 위해 여러 엔진을 성공적으로 점화했지만, 미션 7분 미만 및 약 462미터 고도에서 RUD(급격한 예정되지 않은 분해)를 경험했습니다.
스타십의 성공적인 궤도 도달: 스타십의 두 번째 단계 랩터 엔진 6개가 모두 성공적으로 점화되어, 전체 상승 연소를 완료하고 예상 궤도에 도달했습니다. 이는 스타십이 처음으로 완전한 상승 연소를 완료한 경우입니다.
추가 실험 성공: 스타십은 페이로드 도어 개폐, 추진제 이전 시연 등 추가 비행 테스트 목표를 달성했습니다. 다만, 궤도상에서 단일 랩터 엔진의 재점화는 차량의 롤 속도로 인해 시도되지 않았습니다.
우주에서의 첫 재진입: 스타십은 우주에서의 첫 재진입을 경험하며, 초음속 재진입 중 난방 및 차량 제어에 대한 귀중한 데이터를 제공했습니다.
이번 세 번째 비행 시험은 스페이스X가 인류를 달로 다시 보내고, 궁극적으로 화성과 그 너머로 여행할 수 있는 완전히 재사용 가능한 운송 시스템을 구축하는 과정에서 중요한 단계를 나타냅니다.
https://www.youtube.com/watch?v=97GOcZ08tc4
