아파트 40층 높이 ‘역대 최강’ 스타십, 첫 궤도 비행 성공

미국 우주기업 스페이스엑스가 개발 중인 초대형 우주발사체 스타십이 14차 시험비행에서 처음으로 지구 궤도 진입에 성공했다. 달과 화성 탐사를 목표로 개발되고 있는 스타십이 본격적인 궤도 비행 단계에 들어서면서 재사용 우주선과 대규모 위성 운송 능력 검증에도 중요한 진전을 이뤘다.

스타십, 고도 275㎞ 지구 궤도 진입

스타십은 미국 텍사스주 보카치카 해변에 위치한 스페이스엑스 전용 발사시설 스타베이스에서 발사됐다.

이번 비행의 핵심 목표는 지구 상공 약 275㎞ 궤도에 진입한 뒤 약 10시간 동안 지구를 6바퀴 돌고 칠레 서쪽 태평양 해상에 착수하는 것이다. 궤도 비행 능력 확보는 스페이스엑스가 추진하는 달과 화성 비행을 위해 반드시 검증해야 하는 핵심 단계다.

1단 슈퍼헤비 부스터는 이륙 약 2분22초 후 상단 스타십과 분리됐다. 이후 슈퍼헤비는 비행을 이어가 약 7분 뒤 아메리카만 해상에 착수했다.

상단 스타십은 계속 고도를 높여 발사 약 25분 만에 목표 고도인 275㎞ 궤도에 성공적으로 진입했다.

스타링크 3세대 위성 26기 실제 배치

이번 비행에서는 스타십을 이용해 실제 위성을 운용 궤도에 배치하는 임무도 처음으로 진행됐다.

스타십에는 저궤도 위성 인터넷망을 구성하는 스타링크 3세대 위성 26기가 탑재됐다. 위성들은 스타십이 지구 궤도를 비행하는 동안 약 30분에 걸쳐 순차적으로 분리됐다.

앞선 시험비행에서는 실제 스타링크 위성 20기를 준궤도에 일시적으로 배치하는 시험이 진행된 바 있다. 이번에는 실제 운용을 목적으로 위성을 궤도에 올렸다는 점에서 이전 시험과 차이가 있다.

3세대 스타링크, 통신 용량 크게 확대

3세대 스타링크 위성은 위성 한 기당 초당 약 1테라비트 규모의 통신 용량을 갖추고 있다.

이에 따라 이번에 발사된 26기가 정상적으로 운용될 경우 스타링크 네트워크에는 초당 약 26테라비트의 통신 용량이 추가된다. 이는 현재 팰컨9 로켓으로 발사되는 2세대 미니 스타링크 위성과 비교해 약 10배에 이르는 규모다.

위성 26기 가운데 3기에는 궤도에서 스타십의 열 차폐막을 촬영할 수 있는 카메라도 장착됐다. 촬영된 자료는 지구로 전송돼 스타십의 열 차폐 시스템과 향후 재진입 성능을 분석하는 데 활용될 예정이다.

높이 124.4ｍ, 엔진 39개 갖춘 초대형 발사체

이번 비행에 사용된 3세대 스타십은 미국항공우주국의 아르테미스 유인 달 착륙 임무 수행을 목표로 개발되고 있는 차세대 모델이다.

전체 높이는 124.4ｍ로 일반적인 아파트와 비교하면 40층을 넘는 규모다. 1단 슈퍼헤비는 높이 72.3ｍ, 상단 스타십은 52.1ｍ이며 두 비행체 모두 재사용할 수 있도록 설계됐다.

엔진은 슈퍼헤비에 33개, 상단 스타십에 6개가 탑재돼 전체 39개에 이른다. 3세대 스타십은 한 번에 최대 100톤의 화물을 운송할 수 있도록 개발됐다.

슈퍼헤비의 추력은 약 8,200톤이다. 이는 아폴로 우주선을 달에 보낸 새턴5 로켓뿐 아니라 아르테미스 프로그램에 사용되는 우주발사시스템보다 두 배 이상 강력한 수준이다.

재사용 로켓 기술 개발도 지속

스타십 개발은 소형 시제기 스타호퍼의 시험비행을 시작으로 본격화됐다. 이후 슈퍼헤비와 상단 스타십을 결합한 완전체 시험비행으로 개발 범위가 확대됐다.

특히 5차 시험발사에서는 비행을 마친 슈퍼헤비 부스터가 발사장으로 돌아온 뒤 대형 로봇팔인 ‘메카질라’에 포획되는 회수 시험에 성공하면서 주목받았다. 이른바 ‘젓가락 회수’ 방식은 대형 로켓을 빠르게 회수하고 다시 발사하기 위한 스페이스엑스의 핵심 재사용 기술이다.

앞서 진행된 13차례 시험발사에서는 8차례 성공과 5차례 실패가 기록됐다. 스페이스엑스는 시험 과정에서 확보한 데이터를 바탕으로 기체 구조와 엔진, 열 차폐 시스템, 재사용 기술 등을 지속적으로 개선해 왔다.

이번 첫 궤도 진입과 실제 위성 배치는 스타십 개발이 시험 중심 단계에서 실질적인 우주 운송 능력을 검증하는 단계로 확대되고 있음을 보여준다. 향후 재진입과 회수 기술까지 안정적으로 확보할 경우 스타십은 달 탐사와 대규모 위성 배치, 장기적으로는 화성 임무를 위한 주요 우주 운송수단으로 활용될 것으로 예상된다.