100명 이상 화성으로? 스타십은 어떤 로켓

엘론 머스크가 이끄는 민간우주기업 스페이스X는 지난해 9월 28일 새로운 우주선인 스타십(Starship) 프로토타입을 공개한 바 있다. 이르면 2023년부터 운영을 시작할 이 차세대 우주선은 어떤 로켓일까.

스타십은 유인 우주선인 스타십과 부스터 부분인 슈퍼헤비로 이뤄진 2단식 로켓이다. 직경은 9m이며 높이는 50m, 적재량은 100톤 이상이다. 스페이스X 측은 스타십이 지구 궤도 행성 목적지와 지구상 목적지 사이에서 승객과 화물을 운반할 수 있는 대형 우주선 역할을 할 것이라고 밝히고 있다.

스타십은 랩터 엔진 6기를 탑재해 1,200톤 추력을 얻을 수 있다. 표면은 은빛 스테인리스로 덮는 등 미래적인 디자인을 갖췄다. 부스터 부분은 슈퍼헤비의 지름은 9m이며 높이는 68m다. 이곳에는 랩터 엔진 37개를 장착했다. 최대 이륙 중량은 3,300톤이며 추력은 72메가뉴턴. 슈퍼헤비도 표면 전체가 스테인리스로 덮여 있다.

슈퍼헤비는 분리 후 우주에서 폐기되는 게 아니라 그대로 발사 지점까지 되돌아오는 재사용 로켓이기도 하다. 슈퍼헤비가 자동으로 지상까지 돌아오는 기능은 프로토타입인 스타호퍼(Starhopper)를 통해 테스트한 것으로 지난 2019년 8월 상공 150m에서 착지에 성공한 바 있다.

Raptor is a full-flow, staged combustion rocket engine powered by cryogenic methane and liquid oxygen pic.twitter.com/7JCvK4Gm6b

— SpaceX (@SpaceX) 2019년 9월 29일

스타십과 슈퍼헤비에 모두 43기 탑재하는 랩터 엔진은 저온 메탄과 액체산소를 연료로 하는 단계식 연소 사이클 로켓 엔진이다. 저온 메탄을 채택한 건 화성에서 연료를 현지 조달할 가능성을 염두에 뒀기 때문이다. 랩터 엔진의 직경은 1.3m이며 높이는 3.1m다. 추력은 2메가뉴턴. 팔콘9와 팔콘헤비에는 멀린 엔진을 사용했지만 스타십에선 마침내 랩터 엔진을 채택한 것이다.

지상에서 스타십이 발사되면 우주에서 슈퍼헤비와 분리되며 분리된 슈퍼헤비는 착륙용 연료를 이용해 지구도 돌아와 발사 지점에 착지한다. 스타십은 사람이나 화물을 싣기 때문에 대량 연료를 탑재할 수는 없다. 국제우주정거장에 도킹해 급유할 수 있지만 스타십의 경우 스타십끼리 도킹해 연료를 채울 수 있다.

스타십은 하단끼리 도킹한 상태로 연료를 옮긴다. 스페이스X는 달 기지와 국제우주정거장에서 연료용 스타십을 보낼 효율적인 원거리 비행 실시 방안을 계획하고 있다. 스타십은 또 상업 우주 비행 뿐 아니라 다양한 미션을 고려하고 있다. 국제우주정거장에 물자를 운반하거나 달이나 화성에 대량 화물을 수송할 수 있다. 스페이스X 측은 스타십이 미래에는 행성간 비행을 하게 된다면 최대 100명을 실을 수 있게 설계되어 있다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.