Falcon 9 & Grasshopper project
Falcon 1을 시작한 지 불과 1여 년 만에 발사하겠다고 이야기했지만, (예상했듯이) 그 과정에서는 많은 일들이 생겨서 계속해서 발사가 늦어지고 실패를 반복하고 있었다. 사실 결론적으로 이야기를 하자면 불과 3번의 실패 이후에 바로 성공을 하게 되었는데 그것이 2008년 일이다. 그 훨씬 전인 2005년에 SpaceX는 2007년 중반에 Falcon 9를 발사하겠다고 선언하였다. 그전에 사실 Falcon 5를 계획하고 있었는데, Falcon 1을 개발하면서 경제적 이익을 위해서는 보다 무거운 짐(payload)을 우주로 나를 수 있어야 한다고 생각했을 것이고 결국 Falcon 9를 디자인하게 된다.
Falcon 1이 자신들의 돈으로 개발을 했다면 Falcon 9의 경우는 NASA로부터 펀딩을 받아서 진행을 하게 된다. 전체 펀딩 금액은 $278 million으로 (약 3천억 원), Falcon 9과 유인 캡슐인 Dragon과 이들 둘의 발사를 그 목적으로 한다. (나중에 2011년에 총 $396 million이 됨). NASA가 민간으로 자신들의 projects를 넘겨줌으로써 자연스럽게 분야에 기업들이 함께 성장하게 된다. 다만, 아무래도 보다 무거운 무게의 화물을 우주로 한꺼번에 쏘아 올리는 것이 경제적임으로 NASA의 프로젝트가 없었다고 할 지라도 자연스럽게 그 방향으로 갔을 것으로 본다.
2005년에 약 9,500 kg의 무게를 저궤도에 올릴 것을 목표로 한번 발사 - 3.7m의 Payload fairing에 대략 $27 million (300억 원) 정도, 5.2m Payload fairing에 $35 million (380억 원) 정도의 비용이 들 것을 공표하고, 이와 동시에 지금의 Falcon Heavy 버전인 총 25,000 kg를 쏘아 올릴 것을 함께 발표하게 된다. 결국 2010년 6월 4일 첫 번째 발사를 Cape Canaveral, FL에서 성공적으로 수행하게 된다. 이때가 Falcon 9 v1.0 임. Falcon 9 v1.0는 2010년 6월부터 2013년 3월까지 5 차례 발사를 하였고, 다음 버전인 Falcon 9 v1.1는 2013년 9월부터 2016년 1월까지 15번, 최근 버전인 Falcon 9 Full Thrust는 2015년 12월부터 현재까지 60번을 발사하였음.
Falcon 9 Flight 1 - 2010, June 4 (https://www.youtube.com/watch?v=H6hYEqrP56I)
이렇게 Falcon 9 로켓을 시험하면서 (동시에 유인 캡슐인 Dragon도 개발), 경제성을 올리기 위해 로켓의 재회수를 위한 실험도 시작되는데 이것이 SpaceX를 다른 기업과 큰 차별을 두게 만드는 것에 대한 개발이 시작되게 된다. Grasshopper project는 메뚜기처럼 하늘로 로켓을 쏘았다가 다시 착륙시키는 것을 말하며 초기에 약 6 feets (약 1.8 meters)를 수직으로 상승시켰다가 착륙시키는 실험을 한다. 여기서 진정한 또라이 정신을 엿볼 수 있는 것 같다. 그다음에는 17.7 feets (약 5.4 meters), 그다음에는 131 feets (40 meters) 이렇게 시작하여 2440 feets (744 meters)까지 달성하는데 그 속도가 정말 놀라운 정도이다. 아울러 단순히 수직뿐만 이 아니라 궤도를 비틀어 실험해 보기도 하는 등 다양한 실험을 한다.
6 feets (1.8 meters) grasshopper - 2012, September 21 (https://www.youtube.com/watch?v=pzXlUw2WhcE)
17.7 feets (5.4 meters) grasshopper - 2012, November 1 (https://www.youtube.com/watch?v=n-VjaBSSnqs)
131 feets (40 meters) grasshopper - 2012, December 17 (https://www.youtube.com/watch?v=B4PEXLODw9c)
262.8 feets (80.1 meters) grasshopper - 2013, March 7 (https://www.youtube.com/watch?v=XnPXH3ow8SE)
820 feets (250 meters) grasshopper - 2013, April 22 (https://www.youtube.com/watch?v=NoxiK7K28PU)
1066 feets (325 meters) grasshopper - 2013, June 14 (https://www.youtube.com/watch?v=eGimzB5QM1M)
Divert grasshopper - 2013, August 13 (https://www.youtube.com/watch?v=2t15vP1PyoA)
Divert grasshopper - 2013, September 8 (https://www.youtube.com/watch?v=HXdjxPY2j_0)
2440 feets (744 meters) grasshopper - 2013, Oct 12 (https://www.youtube.com/watch?v=9ZDkItO-0a4)
이후 Falcon 9 Resuable (F9R) 버전을 만들어 - 이것이 우리가 최근에 보는 로켓 - 실험을 계속한다.
250 meters F9R - 2014, April 18 (https://www.youtube.com/watch?v=0UjWqQPWmsY)
1000 meters F9R - 2014, May 2 (https://www.youtube.com/watch?v=ZwwS4YOTbbw)
1000 meters F9R with steerable fins - 2014, June 19 (https://www.youtube.com/watch?v=DgLBIdVg3EM)
이와 함께 플로리다에서 발사를 하면 대서양에 떨어지기 때문에 대서양에서 첫 번째 로켓을 물 위에 사뿐히(?) 수평으로 누울 수 있는 실험도 진행한다 (2013년 9월 29일 첫 번째 테스트). 이게 쉽지 않은 게 대기권 바깥으로 인공위성을 날리고 다시 한번 대기권 안으로 진입을 하여 착륙시키는 것이기에 이것에 대한 데이터 및 실험도 필요하다. 즉, 대기권에 재진입 후에 고속으로 떨어지는 로켓을 수직으로 자세를 잡고 Grasshopper에서 배운 Landing burn을 시작하여 떨어지는 속도를 0에 가까이 만드는 실험이다.
Falcon 9 First State Return - 2014, July 22 (https://www.youtube.com/watch?v=CQnR5fhCXkQ)
이후, 대서양에 바지선에 착륙시키는 실험을 하는데 - 2015년 1월 10일 그 첫 번째 시도를 하지만 실패를 한다. 2016년 3월 4일 대서양에 착륙을 시도했으나 (이때는 Geosynchronous transfer orbit(GTO)를 목적으로 하여 재 진입 시 속도를 줄일 연료가 충분치 않아 성공하기 불가능한 미션이었다.) 다시 실패한다.
2번째 실패: Falcon 9 First Stage Landing - 2015, April 14 (https://www.youtube.com/watch?v=BhMSzC1crr0)
결국 2016년 4월 8일에 최초로 대서양에 있는 드론쉽, Of course I still love you (작명 센스 보소)에 성공적으로 착륙시킨다.
Falcon 9 Flight 23 - 2016, April 8 (https://www.youtube.com/watch?v=BhMSzC1crr0)
다른 뷰 (https://www.youtube.com/watch?v=KDK5TF2BOhQ)
이후 SpaceX는 본격적인 로켓 재사용을 할 수 있게 된다. 이는 최초 시도인 2012년부터 시작해서 불과 4년 만에 이런 기술을 개발하다니 그 기술개발 속도가 놀라울 따름이다.
이와 함께 하나의 Core booster와 두 개의 side boosters를 붙인 Falcon Heavy 도 역시 2018년 2월 6일에 시험 발사가 된다. 이때 비록 대서양에서 회수해야 하는 Center booster의 회수는 실패했지만, 두 Side boosters 가 영화처럼 착륙하는 믿지 못할 장면에 열광했던 내 모습이 떠오른다. 이 Falcon Heavy는 1973년으로 종료된 Saturn V 로켓을 제외하고는 가장 많은 무게를 실어 나를 수 있는 로켓이다.
Falcon Heavy Test Flight - 2018, Feb 6 (https://www.youtube.com/watch?v=wbSwFU6tY1c&t=2290s)
이 실험 발사 이후 2019년 4월 11일과 6월 25일에 각각 6,465kg과 3,700kg 위성을 성공적으로 쏘아 올린다. 두 번째 위성 같은 경우는 대략 $ 165 million의 발사 금액이 들었다고 한다.
아이디어보다는 실행력이라고 했던가 아마 기존에도 많은 기업들이 이미 이렇게 착륙시키는 로켓을 생각했을 것이고, 만일 이 기술이 성공한다면 그 경제적인 이득은 상당할 것이라고 생각한다. 지금도 SpaceX는 매번 발사할 때마다 새로운 기록을 경신하고 있다. 그만큼 발사에 대한 단가는 줄어든다고 볼 수 있다.
반도체에서 잘 알려져 있는 Moore's Law라는 법칙이 있는데 이것은 매 2년마다 두 배의 트랜지스터를 집적화 시킨다는 것인데, 이 Grasshopper project를 보면 매달 새로운 기록을 경신하고 있어 그 속도 자체가 놀라울 따름이고, 아울러 이 모든 과정을 모두 기록하여 Youtube에 기록을 해놓고 공개시켜 놓은 것도 놀라울 따름이다. 심지어 실패한 기록마저 다 있다. 실패를 부끄러워 하지 않고 오히려 이를 공개하고 원인을 파악하려는 것이 SpaceX의 장점이 아닌가 싶다. 사실 이를 위해서 각종 문제를 잡아내는 카메라의 위치, 워킹의 기술 각종 센서의 기술 들은 SpaceX 뿐만이 아니라 Tesla에도 고스란히 전해졌으리라 생각한다.
몇 가지 놀라운 점은 Parellel Development인데 SpaceX의 전략을 살펴보면 Falcon 1이 채 완성이 되지도 않았는데 Falcon 5 (사실 나중에 Falcon 9)의 계획을 발표하고 Falcon 9이 겨우 성공할 즈음부터 Grasshopper 프로젝트를 시작한다. 본 글에서는 자세히 언급하지는 않았지만, Dragon이라는 유인 우주선에 대한 개발도 초기부터 계속해서 지속하고 있다. 하나도 하기 힘든데 그 미래를 미리 생각하고 계획하고 실제로 만드는 것이 사뭇 무모하기도 하고 대단하기도 하다. 경제적으로 어느 순간에 이익을 위해서 안정적인 기술만을 사용할 것 같기도 한데, 벌어들인 돈을 또 새로운 실험에 계속해서 투자하고 개발하는 것을 멈추지 않는 걸 보면 그의 계획은 이 회사를 통해서 돈을 버는 게 목적이 아니라 그가 처음에 꿈꿨던 인류의 Multi-Planetary Species를 위하는 것이 아닌가 하고, SpaceX가 지금 기록하고 있는 모든 것들이 돈이 아닌 그의 인문학적 소양에 바탕을 둔 더 큰 꿈을 향해 나아가고 있는 게 아닌가 하는 생각이 든다.
