이원영 기자전 세계에서 차세대 로켓이 개발되고 있다. 차세대 로켓은 힘과 가격대비 성능, 신뢰도 등이 열쇠라는 평가를 하고 있다.
먼저 미항공우주국 나사(NASA)가 개발 중인 SLS(Space Launch System). 발사 비용은 41억 달러이며 방대한 예산을 쏟아 넣어 나사가 개발 중이다. 높이는 무려 98m에 이르는 몬스터급으로 나사가 붙인 닉네임은 메가 문 로켓이다. 스페이스X 스타십과는 다른 1회용으로 재사용할 수는 없다. 6월에는 4번째 리허설을 마치고 8월말 아르테미스 1호 발사로 첫 비행을 하게 된다.
로켓은 미션마다 조정이 가능하다. 아르테미스 1호에선 SLS 블록1으로 중량물 27톤을 탄도 기동으로 날리고 블록2 버전에선 130톤 중량을 저궤도로 날릴 예정이다. 1972년 달에서 귀환한지 50년이 지난 2000년대 달 착륙과 주둔, 2030년대 후반 화성 유인 비행까지 시야에 둔 아르테미스 계획 주력을 담당하는 시스템이다.
다음은 스페이스X가 개발하는 스타십(Starship). 스타십은 SLS보다 더 큰 우주선이다. 스타십은 승무원과 화물을 모두 지구 궤도, 달, 화성 저편까지 운반하는 100% 재사용 가능한 운송 시스템으로 100톤 이상을 저궤도에 운반하는 세계에서 가장 강력한 로켓이자 전체 높이가 120m인 사상 최대 로켓이기도 하다.
이만한 크기면 환경에 주는 영향도 걱정이지만 미국 정부 환경 평가에 대한 대응도 1년 더 연장해 노력을 기울였고 6월에는 겨우 발사 허가가 나왔다. 스페이스X 일론 머스크 CEO는 1단과 2단 완전 발사는 이르면 7월 내라고 밝혔지만 7월 11일 발사에서 폭발 사고를 일으킨 바 있다.
아르테미스 계획 유인 달 착륙 시스템을 개발하면서 스페이스X는 나사와 계약을 맺고 있으며 일론 머스크는 이번 세기 중반에는 화성에 지구인 100만 명을 보내겠다는 무모해 보이는 계획을 밝히기도 했다.
다음은 유럽우주국 ESA가 개발하는 베가C(VegaC). 이탈리아 조사 위성을 실어 7월 13일 프랑스령 기아나 우주 센터에서 우주로 보내기도 했다. 부스터 없는 싱글 바디, 1단부터 3단까지 고체 연료 로켓 모터, 4단은 액체 연료 로켓 엔진, 높이 35m다.
저비용으로 소형 위성을 궤도에 운반하는 로켓이다. ESA가 아리안에어로스페이스(Arianespace), 이탈리아 우주 기관이 공동 개발했다.
다음은 에어로스페이스 아리안6(Ariane6). ESA와 아리안에어로스페이스는 아리안6이라는 로켓도 2014년부터 개발 중이다. 목적은 정부 자금에 의존하지 않아도 저렴하게 우주에 가는 수단을 유럽에 확보하는 것이다. 이 로켓은 SSO 800km 궤도에는 4.5톤, GTO 궤도에는 10.5톤을 투입할 수 있다. 첫 비행은 2020년 예정하고 있었지만 지금은 빨라도 2023년이라고 하고 있다.
다음은 블루오리진이 개발한 뉴글렌(NewGlenn). 뉴글렌은 아마존 창업자인 제프 베조스가 이끄는 블루오리진이 개발하는 초중량급 발사 로켓. 최근에는 유인 우주선 뉴셰퍼드에 의한 유인 비행이 화제를 모았지만 뉴글렌은 당초 예정인 2020년보다 빠르면 2023년 발사가 이뤄질 전망이다.
나사 우주비행사 존 글렌 이름을 딴 로켓은 1단 로켓이 25회 미션을 견디는 재사용 로켓이다. BE-4 엔진 7개를 탑재해 저궤도에 45톤, 정지궤도에 13톤 투입이 가능하다. 용도는 사람과 적재물을 정기적으로 지구 궤도 등에 수송하는 것이다.
다음은 ESA가 개발하는 테미스(Themis). ESA가 재사용형 로켓 트렌드를 따라가기 위해 준비하는 것이다. 재사용 1단 프로토타입 시험 비행은 순조롭게 이뤄지면 2023년 예정이다. 데모용 로켓 개발은 2020년 3,300만 유로 첫 계약을 한 아리안그룹이 했으며 탑재하는 건 재사용형 프로메테우스 엔진이다.
다음은 ULA가 개발하는 벌컨 센타우르(Vulcan Centaur). 당초 2020년 발사될 예정이었지만 올해 12월 데뷔로 미뤄진 상태다. 2단 로켓으로 저궤도에 10.6톤을 투입할 수 있고 27톤까지 투입하는 등 미션에 따라 다양한 구성을 준비하고 있다. 상단 스테이지를 추진하는 엔진은 산타우르V(Centaur V). 1단은 블루오리진이 개발하는 BE-4 엔진을 이용한다. 2019년 ULA 측은 ULA가 보유한 아틀라스 로켓과 델타 로켓은 오랜 세월 미국 우주 개발에서 백본 역할을 해왔다며 차세대 로켓은 이런 긴 전통을 미래로 이어갈 것이며 저가격, 신뢰도와 정밀도에 있어 비교할 수 없는 수준을 유지할 것이라고 밝히고 있다.
다음은 중국 창정9호(LongMarch9). 중국국가항천국은 독자 우주정거장을 건설해 사람을 보내고 우주 개발 경쟁에서 존재감을 높이고 있다. 로봇 탐사기도 달 뒷면과 화성으로 모두 2대를 보내 운용 중이기도 하다.
중국판 대형 로켓은 창정(Long March) 로켓 5∼8호가 현역으로 활동 중이지만 9호는 높이 93m로 저궤도에 140톤, 달에는 50톤 수송이 가능하다.
다음은 러시아가 개발하는 예니세이(Yenisei). 물론 아직 계획 뿐이지만 예니세이라는 로켓이 2028년 발사할 예정이다. 실현 여부는 확실하지 않지만 이 로켓은 중급 규모인 소유즈2호 로켓보다 15배 파워풀하며 1단은 저궤도에 70톤을 투입할 수 있다. 미래에는 달에 화물 27톤 수송을 목표로 하고 있다.
다음은 파이어플라이 베타(Firefly Beta). 파이어플라이 베타는 미국 텍사스 민간 우주 기업인 파이어플라이에어로스페이스(Firefly Aerospace)가 개발 중인 2단 로켓이다. 8,000kg급 이하 모든 궤도 발사 로켓으로 kg당 비용이 최저인 로켓을 목표로 하고 있다. 높이 60m로 첫 발사는 2024년을 예정하고 있으며 페이로드는 고도 200km 저궤도에 11톤, GTO 투입도 가능하다.
다음은 미국 캘리포니아 우주 벤처인 렐레이티비티 스페이스(Relativity Space)가 개발하는 테란R(Terran R). 100% 재사용 가능한 3D 프린트 로켓으로 지난해 6월 60억 원대 자금 조달을 발표하고 개발 중인 2단 로켓으로 높이는 66m다. 저궤도에 20톤을 투입할 수 있다. 3D 프린트로 만든 엔진(Aeon R) 7기를 탑재했고 엔진은 137,000kg 추진력을 갖추고 있다.
신경이 쓰이는 3D 프린팅 공정은 독자적인 것으로 소프트웨어 주도 제조, 이국적 머티리얼, 독특한 설계 지오메트리를 채택하고 있어 기존 제조에선 재현 불가능하다는 설명이다. 케이프커내버럴 기지에서 이르면 2024년 발사 예정이다.
마지막으로 ESA가 개발하는 포이보스(Phoebus). 로켓은 아니지만 차세대 로켓을 훨씬 파워업해주는 힘을 갖추고 있다. 예를 들어 아리안6 정지궤도 페이로드를 2톤 이상 더 늘려줄 수 있어 제조비용 절감으로 이어질 수 있다. ESA는 2019년 5월 개발 위탁을 MT에어로스페이스와 아리안그룹에 맡겼다. 상단은 봍콩 알루미늄을 쓰지만 포이보스는 카본을 이용한다.
정용환 기자
