스페이스X, 124m ‘역대 최강’ 스타십 V3 출격… 유인 달 탐사 시동

미국의 민간 우주 기업 스페이스X가 인류 역사상 가장 거대하고 강력한 우주 발사체인 ‘스타십(Starship)’의 차세대 모델 비행 준비를 마치면서 글로벌 우주 경제의 패권 경쟁이 새로운 국면을 맞이하고 있다.

영국의 과학 전문 매체 뉴사이언티스트(New Scientist)가 지난 15일(현지시각) 보도한 내용에 따르면, 스페이스X는 오는 19일 미국 텍사스주 보카치카에 위치한 자체 발사 기지 스타베이스에서 ‘버전 3’ 모델의 첫 번째 시험 비행을 진행할 예정이다.

이번 테스트는 미국 항공우주국(NASA)이 추진하는 유인 달 탐사 계획인 ‘아르테미스(Artemis)’ 프로그램의 성패를 가를 중대한 분수령으로 꼽힌다.


이번에 발사대에 오른 스타십 버전 3는 하단부 로켓인 ‘슈퍼 헤비’와 상단부 우주선 ‘스타십’을 결합한 총길이가 124m에 달한다. 이는 지난해 10월 진행한 이전 시험 비행 모델보다 약 1m 더 높아진 수치다.
과거 1960년대와 70년대 아폴로 계획에 사용했던 새턴 V(111m)나 현재 NASA가 운용 중인 우주 발사 시스템(SLS·98m)의 높이를 크게 웃도는 규모다.

엔진 추력 성능은 기존 발사체들을 압도하는 수준이다. 스타십 버전 3는 최신형 ‘랩터 버전 3’ 엔진을 탑재해 총 7만 5000킬로뉴턴(kN)의 추력을 낸다.

이는 NASA SLS가 발휘하는 추력인 3만 9000킬로뉴턴의 두 배에 가까운 수치다. 영국 셰필드 대학교 앨리스터 존 교수의 분석에 따르면, 스타십 모든 엔진이 최대 출력을 낼 때 발생하는 에너지는 독일 전체의 전력 발전량보다 더 거대한 규모다.

하드웨어 구조 측면에서도 대대적인 설계 변경이 이루어졌다. 슈퍼 헤비 로켓 하강 시 방향을 제어하는 격자형 날개(그리드 핀)의 수는 기존 4개에서 3개로 줄어든 반면, 개별 날개의 크기는 50% 확장됐다.

대기권 재진입 시 발생하는 극초고온을 견디기 위해 상단부 우주선의 방열 타일 성능을 개선했고, 우주 공간에서의 궤도 내 연료 보급 설비와 더 커진 추진제 탱크를 새로 갖췄다.

NASA는 이번 시험 비행 과정을 예의주시하고 있다. 스타십 버전 3가 제공하는 기술적 기반이 오는 2028년으로 예정된 유인 달 착륙 미션 ‘아르테미스 IV’의 핵심 이동 수단인 ‘인류 유인 착륙 시스템(HLS)’ 개발의 모태가 되기 때문이다.

NASA가 최근 발간한 공식 문서에 따르면, 아르테미스 임무에 참여하는 우주비행사들은 오리온 우주선을 타고 SLS 로켓으로 지구 저궤도에 진입한 뒤, 스페이스X나 블루 오리진이 제공하는 상업용 달 착륙선과 도킹하여 달 표면으로 이동하게 된다.

셰필드 대학교 앨리스터 존 교수는 이번 버전 3 모델이 단순한 시제품 단계를 넘어 향후 실제 임무에 투입할 ‘양산형 모델’의 첫 번째 시험대라고 평가했다.

다만 달 착륙 시스템으로 최종 전환하기 위해서는 지구 대기권 재진입용 방열판을 제거하고 달의 낮은 중력 환경에 맞춘 특수 엔진을 장착하는 등 추가적인 구조 변경을 거쳐야 한다고 지적했다.

증권가와 우주 항공업계 안팎에서는 스페이스X가 고수해 온 ‘빠른 실패를 통한 신속한 학습(Fail-fast, learn-fast)’ 전략이 이번에도 통할지 주목하고 있다.

스페이스X는 지금까지 감행한 11차례의 시험 비행 가운데 6번의 성공과 5번의 실패를 기록했다.

영국 킹스턴 대학교 런던의 피터 쇼 교수는 우주 공학의 높은 복잡성을 고려할 때 향후 몇 차례 실패가 더 발생하더라도 반복적인 보완 과정을 거쳐 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 분석했다.


진형근 글로벌이코노믹 기자 jinwook@g-enews.com