[뉴스스페이스=이승원 기자] 스페이스X가 7월 24일(현지시간) 미국 텍사스주 스타베이스에서 스타십 로켓의 13번째 시험비행을 감행해, 사상 첫 양산형 스타링크 V3 위성 20기 배치에는 성공했지만 부스터 회수 과정에서는 엔진 다수가 재점화에 실패해 '하드 착수'를 기록하는 등 명암이 교차한 결과를 냈다.

발사 카운트다운, 세 번째 시도서야 성공

spaceflightnow, orlandosentinel, cnbc, usatoday에 따르면, 이번 발사는 순조롭지 않았다. 지난 7월 16일 첫 시도는 슈퍼헤비 부스터의 랩터3 엔진 33기 중 4기가 정상 점화되지 않아 발사 직전 컴퓨터가 자동으로 발사를 중단시켰고, 일론 머스크 CEO는 X(옛 트위터)에 "일부 엔진이 시동되지 않아 자동 발사 중단이 작동했다"고 직접 밝혔다.

스페이스X는 문제가 된 엔진을 교체한 뒤 7월 23일 재도전에 나섰지만 열대성 폭풍 '버사'로 인한 저고도 구름층 때문에 다시 24시간 발사가 연기됐다. 결국 세 번째 시도인 24일 오후 5시 51분(미국 동부시간) 발사에 성공했으며, 이번에는 33개 1단 엔진이 모두 정상 점화돼 약 1600만 파운드(약 7256톤)의 추력으로 397피트(약 121m) 높이의 로켓이 상승했다.

부스터, 13개 엔진 중 5개만 가동…'하드 착수'

이번 비행은 3세대(버전3) 슈퍼헤비-스타십의 두 번째 시험비행으로, 지난 5월 있었던 첫 V3 비행에서 부스터가 착륙 목표점을 벗어나고 스타십이 우주로 향하는 도중 엔진이 조기 정지했던 문제를 개선하기 위한 후속 시험이었다. 부스터는 이번에도 상승과 분리, 회전 기동까지는 계획대로 수행했으나, 멕시코만 착수를 위한 최종 강하 단계에서 13개 엔진 중 10개만 재점화됐고 착수 순간에는 단 5개만 작동하는 데 그쳤다.

이로 인해 예상보다 훨씬 빠른 속도로 수면에 충돌하는 '하드 착수'가 발생했다. 스페이스X는 향후 부스터를 발사대의 대형 로봇팔 '집게(chopsticks)'로 공중에서 낚아채는 방식을 목표로 하고 있지만, 이번 버전3 초기 비행들에서는 안전을 위해 멕시코만 착수 방식을 채택하고 있다.

스타링크 V3 위성 20기, 사상 첫 실전 배치

이번 비행의 핵심 성과는 스타십이 처음으로 더미 모형이 아닌 실제 양산형 스타링크 V3 위성 20기를 페이로드 베이에서 하나씩 순차적으로 배출하는 '페즈(Pez) 디스펜서' 방식 시험에 성공했다는 점이다. 이 중 6기에는 스타십 본체의 열 차폐 타일 상태를 촬영·전송하는 카메라가 탑재됐으며, 일부 타일은 결손 상태를 모사하기 위해 흰색으로 도색됐고 실시간 응력을 측정하는 하중 감지 타일도 함께 시험됐다.

스타링크 V3는 레이저 위성간 통신 링크와 전개형 태양광 패널·안테나를 갖춰 기존 V2 미니 위성 대비 약 10배의 용량을 갖춘 것으로 알려졌다. 다만 이 위성들은 스타십과 동일한 준궤도 경로를 따라 발사 약 20분 후 대기권에 재진입해 소각(전문 용어로 'demise')될 예정이었으며, 실제 통신망 증대 효과는 없는 시연성 배치였다.

상단부, 무사히 인도양 착수…랩터 재점화도 성공

스타십 상단부는 6개 랩터 엔진 전부가 정상 작동하며 우주까지 순조롭게 상승했고, 우주 공간에서 랩터 엔진 1기를 재점화하는 시험도 성공적으로 수행했다. 이는 향후 달 임무에 필수적인 기술로 평가된다. 이후 벨리플롭(belly-first) 재진입과 착륙 직전 자세 전환을 거쳐 발사 1시간 5분 만에 호주 서쪽 인도양에 로켓 동력을 이용한 부드러운 착수를 완료했으며, 스타십 선체가 착수 후에도 완전한 형태를 유지한 채 수면에 떠 있었던 것은 이번이 처음이었다.

GAO "스페이스X, 아르테미스 일정 1년 이상 지연"

이번 시험비행과 같은 날 발표된 미국 정부회계감사원(GAO) 보고서는 스페이스X가 아르테미스 프로그램용 유인 달 착륙선(HLS) 개발에서 "원래 계획보다 1년 이상 지연"된 상태라고 지적했다. GAO는 특히 "스페이스X의 극저온 연료관리 기술 개발이 프로그램의 최대 위험 요소"라며, 달 착륙선이 궤도상에서 여러 대의 스타십 간 추진제 전이(propellant transfer)를 거쳐야 하는 복잡한 임무 구조를 우려했다.

달 착륙 임무를 위해서는 최대 15대 안팎의 탱커용 스타십을 발사해 궤도상에서 연료를 재충전해야 하며, 이후 165피트(약 50m) 높이의 착륙선이 승무원 2명을 달 남극 인근에 하강시키는 구조다. 첫 유인 달 착륙 목표 시점은 2028년으로 제시돼 있으나, 현재까지 달 착륙선 변형 모델은 단 한 차례도 비행하지 않았고 스타십은 아직 지구 궤도에도 진입한 적이 없다는 점에서 NASA 내부에서도 임무 구조의 복잡성에 대한 비판이 이어지고 있다.

블루오리진 '뉴글렌' 3호기 폭발, NASA 대안 마련도 분주

NASA는 스페이스X 외에도 제프 베이조스의 블루오리진과 함께 화물 및 유인 착륙선을 병행 개발 중이며, 스타십 일정이 지연될 경우 블루오리진의 착륙선으로 대체할 가능성도 열어두고 있다. 그러나 블루오리진의 뉴글렌 로켓 3호기 역시 최근 엔진 시험 점화 준비 과정에서 폭발해 로켓과 발사대가 크게 손상됐으며, 회사 측은 연내 재비행을 목표로 하고 있으나 세부 일정은 공개하지 않은 상태다.

한편 NASA는 내년 예정된 아르테미스 임무를 통해 오리온 캡슐에 탑승한 우주비행사 4명이 저궤도에서 블루오리진 착륙선과 도킹한 뒤, 무인 개조형 스타십과도 랑데부·도킹 절차를 시험하는 중간 단계 계획을 추진 중이다.