“이거 영상을 역재생한 거 아니야?”

일론 머스크가 이끄는 우주기업 스페이스X의 화성 탐사선 로켓 스타십(Starship)의 하단 로켓이 13일(현지시간) 시험비행을 마치고 내려와 지상에 설치된 발사대 로봇팔에 살포시 안착하는 모습에 국내 누리꾼이 내놓은 반응이다.

스페이스X 이전에 로켓은 위성 등 탑재체를 우주 공간에 올려놓는 과정에서 연료 분사가 끝나면 지상 또는 해상으로 떨어지는 일회용이었다.

그러나 민간 우주기업 스페이스X는 천문학적 비용이 들어가는 로켓을 재사용한다는 아이디어를 도입했다. 스페이스X는 2015년 ‘팰컨 9’ 로켓의 지상 착륙 성공에 이어 2017년 세계 최초로 로켓 재사용에 성공했다. 로켓을 재사용하면 기존 발사체에 비해 거의 절반 가까이 비용을 절감할 수 있는 것으로 알려져 있다.

이후 중국 민간기업인 란젠항공이 재사용 가능한 ‘주췌-3’ 로켓 발사와 착륙에 성공하는 등 로켓 재사용 기술 경쟁이 이어졌지만, 현재로선 스페이스X의 로켓 재사용 기술이 가장 앞선 것으로 평가받는다.

로봇 팔 착륙, 훨씬 싸고 빠른 로켓 재사용 가능



이날 스타십 시험비행은 팰컨 9보다 훨씬 크고 무거운 로켓을 ‘로봇 팔’에 안착시키는 첫 시도라는 점에서 기존과 다르다.

일단 추진제를 꽉 채운 상태에서 스타십의 중량은 약 5000t으로 팰컨 9(약 100t)에 비해 훨씬 무겁다.

착륙 방식도 기존 팰컨 9은 평평한 패드 형태의 지상 착륙장 또는 해상에 띄운 무인 착륙선(바지선)에 안착시켜 회수했다. 이때 1단 로켓 하단부에 착지를 위한 지지대가 필요하다.

이에 비해 ‘로봇 팔’에 안착하는 일명 ‘젓가락 캐치’는 로켓 하단부의 착지 지지대가 필요 없어 로켓의 중량을 아낄 수 있다.

또 패드 형태의 착륙장에 비해 검사와 2단 로켓 장착, 급유, 재발사 등의 과정을 더욱 빠르고 쉽게 작업할 수 있는 시스템이 가능해진다.

발사탑에 살포시 안긴 ‘메카질라 착륙’ 첫 시도 성공

스타십의 통산 5번째 지구궤도 시험비행은 이날 오전 7시 25분(미 중부시간) 시작됐다.

스타십 로켓은 1단 ‘슈퍼 헤비’(높이 71m, 직경 9m)와 2단 ‘스타십’(높이 50m, 직경 9m)으로 구성돼 있다. 슈퍼 헤비의 높이는 아파트 23층 높이와 맞먹는다.

미 텍사스주 남부 보카치카 해변의 우주발사시설 ‘스타베이스’에서 발사된 총 121m 높이의 스타십은 발사 약 3분 만에 슈퍼헤비 로켓이 상단 우주선과 순조롭게 분리돼 하강하기 시작했다.

발사 약 7분 만에 발사 지점으로 돌아온 슈퍼헤비 로켓은 지상에 가까워지면서 엔진을 재점화했다. 역추진을 통해 지상에 내려앉는 속도를 급격히 줄인 슈퍼헤비 로켓은 서서히 수직으로 하강하다 방향을 살짝 조정한 뒤 발사탑에 설치된 젓가락 모양의 두 로봇팔 사이에 정확하게 들어갔다.

두 개의 로봇팔은 젓가락이 가느다란 음식을 집듯이 로켓의 상단부를 안정적으로 붙잡아 로켓을 안착시켰다.

이 모든 과정이 부드럽게 이어지면서 마치 로켓이 제 집에 돌아온 것처럼 발사탑에 살포시 안기는 모양새가 연출됐다.

머스크는 이 젓가락 팔을 장착한 거대한 발사탑을 영화 속 괴물 ‘고질라’에 비유해 ‘메카질라’(Mechazilla)로 명명한 바 있다.

앞서 스페이스X는 자사 엔지니어들이 이런 방식의 슈퍼헤비 포착 시도를 위해 수년간 준비하고 몇 개월간 시험을 거쳤다고 설명했다.

전날 스페이스X는 이번 시험비행에서 슈퍼헤비를 발사탑으로 귀환시켜 메카질라를 가동하기 전에 그에 필요한 수천 개의 기준이 충족되는지 먼저 모니터링하고 조건이 맞지 않으면 이 방식을 시도하지 않겠다고 밝혔었다.

이전 4차 시험비행까지는 1단 로켓 부스터가 멕시코만 바다로 하강해 입수한 바 있다.

하지만 이날 비행에서 모든 과정이 순조롭게 진행되면서 엔지니어들은 이 획기적인 방식을 처음으로 시도했고, 단번에 성공시키는 결실을 얻었다.

이날 스타십 시험비행의 온라인 생중계를 진행한 스페이스X 엔지니어 케이트 타이스는 “오늘은 엔지니어링 역사책에 기록될 날”이라며 감격했다.

엑스(X·옛 트위터)의 한 사용자가 해당 영상을 자신의 계정에 게시하며 “이거 실화인가? 무슨 공상과학(Science fiction)처럼 느껴진다”고 쓰자, 머스크는 답글로 “허구 부분이 없는 공상과학”(Science fiction without the fiction part)이라고 답했다.

1700만 파운드의 추진력을 내는 슈퍼헤비는 미 항공우주국(NASA)이 보유한 발사체 중 가장 힘이 센 ‘우주발사시스템’(SLS·추진력 880만 파운드)보다 2배 강력한 역대 최강 로켓이다.

그만큼 크고 무거운 이 로켓을 발사 후 온전히 착륙시키기는 거의 불가능해 보였다.

하지만 머스크와 엔지니어들은 젓가락 로봇팔을 이용한 기상천외한 방식을 고안해냈고, 집념 어린 노력 끝에 드디어 성공시켰다.

스페이스X는 이렇게 강력한 로켓을 여러 차례 재사용할 수 있게 되면서 우주 사업에 새로운 지평을 열게 됐다.