화성을 향한 거대한 도약!
로봇팔, 로켓을 낚아채다!
2024년 10월 13일, 스페이스X의 1단 발사체 '슈퍼 헤비'가 발사대로 귀환하고 있다.
대단한 장관이다. <출처 : 스페이스X>
2015년 12월 21일, 팔콘9이 재사용 착륙에 성공한 날이 기억나시나요? 정말 대단한 장면이었는데요. 벌써 9년이란 시간이 흘렀습니다. 그런데 이번에 그날의 놀라움에 버금가는 모습이 중계되었습니다.
2024년 10월 13일, 스페이스X의 스타십 5차 시험 발사가 있었고, 이번 발사는 스타십의 지구 궤도 비행을 성공시키는 목표와 함께 1단계 추진체인 ‘슈퍼 헤비’ 부스터를 발사대로 귀환시키는 것이 가장 큰 미션이었습니다.
발사 후 3분, '슈퍼 헤비'라 불리는 1단 발사체가 상단 우주선 스타십과 분리되었고, 발사 7분분 후 '슈퍼 헤비'는 다시 발사대로 귀환합니다. 발사대에 거의 붙을 정도가 되자, 발사대에 붙어 있던 ‘젓가락 팔’ 메카질라가 슈퍼 헤비를 완벽하게 잡아냅니다. 그리고 추진체가 멈추며 연기가 솟아오릅니다.
이 장면을 통해 우주 개발의 새로운 시대가 또 열렸다는 생각이 들었습니다. 이 귀환 방식은 기존의 바다 위 바지선 착륙과는 전혀 다른 혁신적인 기술로, 스페이스X가 처음으로 도전한 새로운 방식이었습니다.
이번 <수요레터>에서는 이번 성공의 의미를 몇 가지로 정리해 볼까 합니다.
우주 산업의 패러다임
스페이스X는 국가가 주도하던 우주 산업을 민간의 패러다임으로 변화시킨 최초의 기업입니다. 바로 상업성입니다. 천문학적인 발사 비용을 줄일 수 있다면 우주 산업도 승산이 있는 게임으로 일론 머스크는 생각했던 거죠.
우주선 발사에서 많이 드는 비용 중 하나가 바로 발사체입니다. 기존에는 한 번 쓰면 버리게는 되는 게 바로 발사체였죠. 바로 이 발사체를 재사용할 수 있게 만든다면 발사에 들어가는 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 거로 생각했습니다. 그에 대한 역사적인 성공이 바로 2015년 12월에 있었죠.
우주 산업은 엄청난 비용이 든다. 아주 비효율적인 대표적인 분야이지만, 일론 머스크는 여기에 새로운 기회가 있다고 보았다. <출처 : NASA>
획기적인 비용 절감
이후 수많은 성공과 실패를 거듭하면서 점점 고도화되어 왔습니다. 하지만 더 큰 비용을 줄이고 재발사에 걸리는 시간을 단축하기 위해서는 또 다른 혁신이 필요했던 거죠.
기존에는 거대한 발사체의 귀환을 위해 바다 위에 바지선을 띄워 놓고 여기에 착륙하게 만듭니다. 그리고 해상, 육상으로 이 발사체를 재활용할 수 있는 곳으로 이동하게 되고 수많은 점검과 테스트를 거쳐 재사용을 하게 되는데 비용도 수백만 달러 이상이 들고, 기간도 몇 개월이 걸린다고 알려져 있습니다.
이 비용과 시간을 줄이기 위해서 발사했던 발사대로 바로 귀환하게 만들자는 생각을 하게 됩니다.
그래서 이번 스타십 5차 발사와 '슈퍼 헤비'의 귀환의 성공이 의미하는 바가 크고 실제 우주 산업의 커다란 도약이라고 일컫는 이유입니다.
슈퍼 헤비의 귀환에 환호하는 스페이스X 직원들 <출처 : 스페이스X>
메카질라는 왜 필요했나?
역추진으로 바닥에 그대로 착륙할 수 있는 기술을 이미 가졌는데, 왜 젓가락처럼 생긴 메카질라가 필요했을까요? 뭔가 좀 더 역동적인 착륙 장면을 구현하기 위해서? 그럴 리가요. 수백 수천억 원이 들어가는 우주 산업에서 보기 좋으라고 하는 건 없습니다. 이것 역시 비용과 관련된 부분이라고 알려집니다.
바닥에 안정적으로 착륙하기 위해서는 추가적인 추진 엔진과 연료가 필요하고, 그 밖의 다양한 장치들이 고려되어야 합니다. 이 역시 비용이죠. 무엇보다 발사체의 무게를 조금이라도 가볍게 만드는 것이 비용과 바로 직결되는 부분이기 때문에 이런 요소들을 제거한다면 막대한 비용을 줄일 수 있겠죠.
또 하나는 재사용에 걸리는 시간입니다. 발사체에서 저렇게 낚아채서 고정하게 되면 곧바로 재발사를 할 수 있는 상태가 되기 때문에 그냥 바닥에 착륙하는 것과는 큰 차이가 있는 거죠.
사실 그냥 바닥에 착륙하는 것보다 이게 더 멋지기도 합니다.
젓가락 팔이라고 불리는 '메카질라'가 발사체를 붙잡는데 성공했다. 이런 방식을 상상한 것도 놀랍고, 구현한 것은 더욱 놀랍다. <출처 : 스페이스X>
대량 생산 매커니즘
스페이스X의 우주선 설계 및 제작 방식은 기존과는 완전히 다릅니다.
기존의 우주 산업의 제작은 수많은 전문가와 엔지니어들이 수작업으로 엄청난 세심한 과정을 통해 아주 오랜 시간에 걸쳐 제작되고 실행되었습니다. 자동차로 치면 마치 롤스로이스를 만드는 것과 같다고나 할까요?
하지만 스페이스X는 토요타나 현대와 같은 설계와 생산 방식으로 우주선을 만들어 내고 있습니다. 모든 것이 비용을 줄이고 생산성을 높이는 데 포커스되어 있는 거죠.
엔진도 거대하게 만들기보다는 작은 엔진을 여러 개를 달아서 더 높은 추진력을 얻는 구조로 만들어져 있습니다. 이번에 사용된 1차 발사체 '슈퍼 헤비'의 경우 33개의 랩터 엔진이 달려서 7,590톤의 추진력을 낼 수 있다고 합니다. 역사상 가장 강력한 추진력을 가진 발사체가 이런 작은 엔진들로 만들어진 겁니다. 이게 다 생산 효율성을 위해서입니다. 혹 몇 개가 동작하지 않더라도 미션을 수행할 수 있도록 설계가 되었고, 이 엔진을 더 많이 달면 더 큰 추진력을 가진 발사체를 만들 수 있으니 얼마나 효과적인 방식인가요.
1차 발사체 슈퍼 헤비의 엔진. 33개의 작은 엔진들을 모아서 7,590톤의 추진력을 만들어 낸다. 효율과 생산성을 위한 아이디어의 결과이다. <출처 : 스페이스X>
텍사스에 100만 평 규모의 ‘스타팩토리’도 건설 중이라고 합니다. 연간 수백 대의 스타십을 생산할 계획이 있다죠. 이게 바로 테슬라의 자동차 생산 노하우를 우주 산업에 그대로 접목하는 방식입니다.
일론 머스크는 100톤의 무게의 화물을 우주로 보내는데, 1,000만 달러 이하로 만드는 것을 목표로 하고 있다고 합니다. 바야흐로 우주 산업의 시대가 열리는 거겠죠.
텍사스에 건설 중인 스타십 생산 공장 '스타팩토리' <출처 : 보카치카>
화성으로 가자
이 모든 것은 인류를 화성에 보내고자 하는 일론 머스트의 거대한 미션의 일환입니다.
화성 탐사를 위한 총 6단계 계획이 필요한데 이 과정 중에서 이미 2단계 정도에 성공했다고 알려집니다. 이번 발사체의 귀한 실험 성공은 화성 탐사 실현을 위한 아주 중요한 이정표 중 하나라고 생각됩니다.
화성 전에 달에 사람을 먼저 보내는 프로젝트가 준비 중인데요. 미국 항공우주국 NASA가 추진 중인 '아르테미스'란 프로젝트이고, 이 프로젝트에 사용하는 우주선이 바로 스페이스X의 스타십입니다.
이 프로젝트는 2026년 9월로 예정되고 있고, 성공하게 되면 인류가 아폴로 11을 타고 달에 도착한 지 무려 57년 만의 이벤트가 될 것입니다. 얼마 안 남았습니다.
달에 인류를 보내고자 하는 새로운 NASA의 프로젝트, 아르테미스 <출처 : NASA>
일론 머스크. 여러 면에서 놀라운 인물이다. 정말 사람을 화성에 보낼 것 같다.
일론 머스크. 때로는 가십으로 악명이 높기도 하지만, 거대한 미션을 향한 대담한 꿈을 꾸고 이 꿈을 하나 하나 실현시키고 있다는 점에서도 정말 놀라운 인물입니다. 우주 탐사의 새로운 시대, 정말 기대 됩니다.
