헬리콥터로 로켓 부스터 회수한다?

우주선 발사에 사용된 로켓 부스터를 헬리콥터를 이용해 공중에서 잡으려는 시도가 이뤄진다. 뉴질랜드 해안을 따라 배치한 로켓 발사대 2대 중 하나는 미국 버지니아주를 거점으로 삼은 로켓랩(Rocket Lab) 소형 위성을 우주까지 운반하기 위한 재사용 가능 로켓인 일렉트론(Electron)을 발사하기 위한 전용 발사대. 지구 중력은 강력하기 때문에 우주선을 우주로 운반하기 위한 로켓 중 3분의 2가 대기권을 떠나는데 사용된다. 기존 로켓은 발사부터 3분 정도가 지나면 2번 사용할 수 없는 쓰레기가 되어버리기도 한다.

이 로켓을 재사용 가능하게 하는 건 많은 자금과 자원 절약으로 이어지기 때문에 우주 개발 초기부터 항공 우주 엔지니어에게는 꿈이었다. 재사용 가능 로켓은 이미 실현되고 있는 기술로 스페이스X가 개발한 팔콘9는 2016년 발사 이후 로켓 회수에 성공하고 있다. 이어 팔콘9 이용이 보급되며 2020년에는 미국 첫 민간 우주선 발사에도 사용되고 있다.

팔콘9는 자체 부스터를 이용해 로켓이 스스로 지상으로 돌아오는 반면 로켓랩은 다른 방법으로 로켓을 회수하려 시도한다. 로켓랩은 2022년 4월 22일 일렉트론을 이용한 발사를 하는데 여기에는 상용 위성 34기가 탑재된다. 발사에 사용되는 로켓 부스터 일렉트론은 다단식 로켓으로 1단 엔진은 보통이라면 태평양에 낙하하게 되지만 이를 헬리콥터를 이용해 공중에서 회수할 계획이다.

로켓랩 측은 헬리콥터를 이용해 로켓을 공중에서 회수하려는 시도에 대해 헬리콥터를 정확하게 올바른 위치에 배치해야 하며 정확한 예측을 할 필요가 있으며 낙하하는 엔진을 회수할 수 있도록 충분히 감속할 필요도 있다고 밝히고 있다. 헬리콥터를 이용해 엔진을 회수하려는 시도는 다양한 기술로 개별 검증을 해왔으며 이를 조합한 도전이 이번 첫 회수가 되는 것이다.

일렉트론은 전체 길이 18m 발사 로켓으로 1단 엔진 길이는 12m다. 일렉트론 발사는 2022년 4월 19일 뉴질랜드 마히아 반도에서 진행된다. 일렉트론은 지상에서 520km 높이까지 비행할 예정이지만 1단 엔진은 고도 70km 지점에서 분리되어 해상으로 낙하해 간다. 회수를 맡은 시코르스키 S-92 헬리콥터는 석유나 가스 수송, 수색 구조 활동 등에서 활약하는 대형 트윈 엔진 헬리콥터다.

이미 로켓랩은 우주 개발 기업으로 지위를 확립하고 있으며 일렉트론은 지금까지 26기 판매되고 있다. 로켓랩에 따르면 이 회사는 지금까지 인공위성 112기를 선보였고 대부분 저렴한 소형 인공위성이다. 우주 개발 기업에 자금을 제공하는 스페이스캐피털 차드 앤더슨 CEO는 현재 인공위성을 위성 궤도에 운반하는 건 스페이스X와 로켓랩 2곳 뿐이라고 말하기도 했다.

일렉트론은 특수 차열 처리를 했기 때문에 8,300km/h 속도로 낙하하는 엔진을 보호하는 게 가능하다. 지상으로 낙하하는 엔진은 공력 가열로 최대 2,400도에 도달한다. 고도 13km 지점에서 일렉트론 1단 엔진에 탑재된 소형 낙하산이 전개되고 고도 6km 지점에서도 메인 낙하산이 펼쳐진다. 낙하산 2개로 엔진이 크게 감속하고 낙하 속도는 36km/h까지 떨어진다. 싴크르스키 S-92는 낙하산 부분을 낚아 엔진을 회수한다.

재사용 가능 로켓 부품이 바다에 빠지면 재사용할 수 있게 하려면 엔진을 청소해야 하며 비용과 시간이 소요된다. 이 때문에 엔진을 공중에서 회수할 수 있다면 시간과 비용 절약이 가능해져 더 실현 가능한 재사용 가능 로켓 실현으로 이어질 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.