[문화] 스페이스X 우주여행용 우주선 실험: 발사장에 착륙하면서 대폭발


 

 

입력 2020.12.13.

CNN 원문 2020.12.10.

 

[시사뷰타임즈] 스페이스X사의 거대하고 육중한 원형 (原型) 강철 라킷 (로켓) -최고경영자 엘런 머슼이 인간을 화성에 보내는데 쓰이게 되길 하라는 초기 신판(新版) 기술- 이 목요일 오후, 남부 텍서스주 상공으로 치솟핬는데, 이제까지의 것 중 가장 높으면서도 사장 위험스런 실험 비행이었다. 헌데, 라킷을 여러 행성들을 향해 쏘는 것 만큼 단순한 건 아니었다. 모든 것이 아래에 적는 바와 같이 일어났다. 아니면 최소한, 우리가 알 수 있는 건 아래와 같다.

 

최초의 형태이며 우주여행용 우주선 SN8이라고 불리는 이 라킷은, 거의 5분 동안 하늘로 올라 멕시코 만 상공을 벗어나며 날고 있다가 스페이스X사가 그간 열심히 일해 준 홸컨 9 라킷들처럼 이 회사가 정확기 찍어 놓은 위치에 착륙하려니 하는 그 착륙 지점으로 방향을 틀었다. 이번 비행은 스페이스X사가 SN8이 외계 임무에서 되돌아오면서 지구 대기권에 어떻게 재진입하며 정밀한 착륙지점으로 방향을 잡는지에 대한 자료를 수집하기 위한 것이었다.

 

우주여행용 우주선 SN8, 하지만, 이번 실험에서 살아남지를 못했다. 수요일의 비행 중 최종 구간에서, 연료체제 문제가 이 라킷이 땅에 콱 소리를 내며 충돌하여 극적으로 다채로운 색을 내며 폭발히는 원인제공을 했다.

 

머슼은 그래도 이 임무는 승리한 것이라고 기록했다.

 

머슼은 트위터에 유도 연료 저장통 압력이 착륙행 연소가 되는 동안 낮아서 착륙 속도를 높였고 RUD하게 만들었지만, 필요한 자료는 모두 얻었다고 적었다. (RUD"Rapid Unscheduled Disassembly," , 계획되지 않은 급속한 해체라는 영어의 첫 글자를 딴 멀아며, 또는 비전문적 용어로 라킷 폭발을 말한다.)

 

스페이스X는 라킷을 개발하는 과정 동안 심한 작은 사고들을 포용했던 것으로 알려져 있다. 이 회사는 이러한 사고들이 자료를 모을 수 있는 가장 빠르면서도 효율적인 길이라는 생각을 관철하고 있는데, 밀접한 동반자인 NASA -엔진에 갑자기 불이 붙는 것에 대해 천천히 꼼꼼하게 실험하는 것을 선호하는- 와는 동떨어진 접근 방식이다.

 

그러나 수요일 실험 비행은, 머슼이 실험 비행에서 라킷이 살아남을 가능성이 1/3이라고 말한 뒤에 많은 사람들이 예상했던 것 보다는 훨씬 더 좋게 진행된 것이었다.

 

 

발사

 

 

수요일 발사 시도를 하는 동안 초 읽어 내려 가는 것이 예상치 못하게 중단되자, 스페이스XSN8에 재급유를 하고 발사 시각을 일주여정 (CT) 오수 4:40에 볼 수 있는 것으로 설정했다. 이 시각은 스페이스X의 발사창이 닫히기 5분 전이었다. 이 회사는 다른 비행기들이나 선박들의 교통이 라킷 발사로 방해받지 않도록 연방항공국이 제정하는 지정된 시간 특 이내에 발사를 해야만 한다.

 

연료가 주입되는 동안 라킷에서 증기 구름이 많이 터져 나오는 것을 볼 수 있었다.

 

그러나 그 증기는 그냥 산소였고, 라킷 내부는 아주 차갑게 유지되기에 산소는 액체 상태로 남아있지만, 과다한 산소는 끓어 넘쳐 따스한 텍서스 공기와 마주치게 된다. 우주선은 외계에서 인진에 공급할 대기권 속의 산소는 갖고 있지 않기 때문에, 라킷 엔진들은 연료와 상호작용을 해줄 산소를 신고서 갖고 다녀야 엔지이 맹렬하게 운동을 할 수 있게 해 준다. 스페이스X 우주여행용 우주선은 액체 산소 -LOX라고 알려진- 및 메쎄인 (메탄) 을 동력으로 한다. 스페이스XPP-1이라고 알려진 연료가 아니라 메쎄인을 택했는데, 메쎄인 연료는 이론적으로, 달이나 화성에서 생산될 수 있기 때문이다. 이러한 이유 때문에 태영계 속으로 장거리 여정의 라킷에는 메쎄인이 현명한 선택이다.

 

초읽기가 0에 이르자, SN8은 랩터라고 불리는 엔진 3개를 모두 가동시켰는데, 각각의 엔진 한 개는 보잉 747기가 나뿜는 것의 6배를 내뿜을 수가 있다고 스페이스X 웹사이트에서는 말한다.

 

그후 SN8은 발사대를 떠나 남부 텍서스주 풍광 상공으로 올라가기 시작했다.

 

 

먹통이 된 엔진

 

 

비행에 들어간 지 2분도 채 못돼, 랩터 엔진 세 개 중 한 개가 동력이 떨어져 버렸다. 스페이스X기 이번 실험에서의 자세한 비행계획을 공개하지 않았기 때문에, 모든 것이 의도대로 기능을 했었는지는 분명치 않다. 그러나 머슼은 트위터에 이번 비행 중 첫 번째 구간은 정확히 계획했던 대로였던 것 같다고 했다.

 

1분 후, 랩터 엔진들 중 또 다른 한 개가 먹통이 되면서, 마지막으로 남은 엔진 한 개가 SN8이 상승함에 필요한 동력을 모두 제공해야 했다.

 

비행이 거의 5분에 가까워졌을 때, 마지막 남은 엔진 한 개의 작종이 중단됐다, 스페이스X의 목표는 4만 피트 또는 그 이상의 고도에 이 라킷이 도달하는 것이었지만, 비행하면서 정확히 얼마나 높이까지 올라갔었는지는 분명치 않다.

 

이 라킷으로선 일주여행 중의 최정상에 도달하자, SN8은 좌우로 요동을 치기 시작하면서 잘못된 방향으로 떨어지기 시작했다.

 

 

제멋대로 움직이며 다시 지구로

 

 

이러한 상황들은 머슼이 2019년 언론용 행사 기간 동안 우주여행용 우주선의 의도한 착륙 방식을 어떻게 묘사했었는지를 정확히 반영하는 것이다. 그는 이 착륙 상황은 라킷이 동체 전체를 지구로 향한 채 다시 잠수하면서 라킷의 지느러미 4개가 라킷이 지속적이 되도록 살짝 이동되는 모습을 보게 해 줄 독특한 작전이라고 홍보했었다. 머슼은 자사의 작전은, 스페이스X 라킷들이 착륙을 위해 지구로 들어오면서 수직적으로 직선 하강을 하듯 하는게 아니라, 하늘에서 뛰어내리는 사람들이 공기 중에서 어떻게 떨어지는지 흉내 내려는 것이었다고 말한다.

 

이 우주여행선이 땅에 접근할 때, 이 라킷은 엔진이 재점화 되어 착륙 직전에 급강하 하며 똑바로 선 상태로 되돌아 왔다.

 

이렇게 하는 것을 가능케 하기 위해, 램터 엔진들은 나침반이나 항해시 사용하는 시계 (chronometer) 가 모두 수평으로 유지되도록 (gimbal) 설계했는데, 이는 각 엔진들의 분출량을 조절함으로써 라킷이 상공에서 작전을 벌이는 동안 최대한 정밀성을 제공해준다는 뜻이다. SN8에는 RCS라고도 하는 반응제어체제도 있는데, 라킷 외부에 쌓인 작은 분출물의 양을 가리킨다. 이것들도 역시 우주선의 우주비행사들을 안내해 줄 때 두움이 되며, 라킷의 맨 꼭대기 부근에서의 화재를 볼 수도 있다.

 

SN8은 화요일 거의 정확하게 이러한 동작으로 이어나갔다. 착륙 직전, 랩터 엔진 3개 모두에 동렦이 되돌아오고, 라킷이 최종 목적 방향이 재조종 됐고, 그리고 이 라킷은 정밀하게 지정된측륙 장소에 접근했다.

 

그러나, SN8 연료 저장통의 압력과 관련된 막판 문제 때문에, 착륙이 의도한 대로 매끄럽게 되지를 못했다. 빨강색과 녹색이 섞인 화염 -엔진 속에서 화학물질들이 연소되는 결과- 을 거대한 불과 연기 기둥들이 삼키면서 SN8은 쾅 소리를 내며 지상에 충돌했다.

 



Space X's Mars prototype rocket exploded yesterday. Here's what happened on the flight

 

Jackie Wattles

By Jackie Wattles, CNN Business

 

Updated 2202 GMT (0602 HKT) December 10, 2020

 

Austin, Texas (CNN Business)SpaceX's massive steel rocket prototype, an early iteration of the technology CEO Elon Musk hopes will be used to put humans on Mars, soared over South Texas Thursday afternoon in the highest and riskiest test flight of the vehicle yet. It wasn't as simple as a rocket shooting for the stars, however. Here's everything that happened. Or at least, what we could see.

 

Starship SN8, as the prototype is called, climbed through the air for nearly five minutes as it flew out over the Gulf of Mexico before steering itself back to the launch site where SpaceX hoped it would make a pinpoint landing reminiscent of how the company lands its workhorse Falcon 9 rockets. The flight was intended to help SpaceX collect data about how SN8 could reenter the Earth's atmosphere after returning from an extraterrestrial mission and steer itself to a precise landing point.

 

Starship SN8, however, did not survive this test. In the final stretch of its Wednesday flight an issue with the fueling system caused the rocket to slam into the ground and erupt in a colorful explosion.

 

Musk still chalked the mission up as a win.

 

"Fuel header tank pressure was low during landing burn, causing touchdown velocity to be high & RUD, but we got all the data we needed!" Musk said in a tweet. (RUD stands for "Rapid Unscheduled Disassembly," or, in layperson terms, a rocket explosion.)


SpaceX is known to embrace fiery mishaps during the rocket development process. The company maintains that such accidents are the quickest and most efficient way of gathering data, an approach that sets the company apart from its close partner NASA, which prefers slow, methodical testing over dramatic flare ups.

 

But Wednesday's test flight went much better than many had expected after Musk gave the vehicle a one-in-three chance of surviving the test flight.

 

Launch

 

After unexpectedly stopping the countdown clock during a prior launch attempt on Wednesday, SpaceX refueled the SN8 and set its sights on a 4:40 pm CT (Circle Trip) takeoff time. That was just 20 minutes before SpaceX's launch window closed. The company must launch within a designated time frame that is sanctioned by the Federal Aviation Administration in order to ensure that planes or boat traffic doesn't interfere with the launch.

 

Large puffs of steam could be seen venting off the rocket during fueling.

 

But that's just oxygen, which inside the rocket is kept so cold that it remains liquid while excess oxygen boils off the sides when it touches the warm Texas air. Because spacecraft don't have atmospheric oxygen feeding their engines in outer space, rocket engines must carry their own oxygen on board to interact with the fuel, giving the engines their fiery thrust. SpaceX's Starship is powered by liquid oxygen also known as LOX and methane. SpaceX opted for methane, rather than a fuel known as RP-1, because methane fuel can, theoretically, be produced on the moon or Mars. That makes the gas a wise choice for rockets destined for long-distance journeys into the solar system.

 

When the countdown clock hit zero, the SN8 fired up all three of its massive Raptor rocket engines, each of which can give off up to six times as much thrust as an engine on a Boeing 747, according to SpaceX's website.

 

SN8 then left the launch pad, and began its ascent over the South Texas landscape.

 

Engine shut down

 

Less than two minutes into the flight, one of the three Raptor engines powered down. Because SpaceX did not release a detailed flight plan for this test, it's not clear if everything functioned as intended. But Musk suggested on Twitter that the first leg of this flight had gone exactly as planned.

 

About a minute later, another of the three Raptor engines shut off, leaving one engine to power the rest of SN8's climb.

 

Nearly five minutes into the flight, the final Raptor engine stopped firing. SpaceX's goal was for rocket to reach 40,000 feet or more, though it's not clear exactly how high the vehicle traveled.

 

After reaching the apex of its course, the SN8 began to roll, reorienting the rocket to fall sideways.

 

'Flopping' back to Earth

 

That mirrored exactly how Musk described the Starship's intended landing method during a September 2019 media event. He billed it as a unique maneuver that would see the rocket dive back through the air with its belly pointed toward the Earth as its four fins shift slightly to keep it steady. It's a maneuver Musk said is intended to mimic how a skydiver would fall through the air, rather than the straight vertical descent to Earth that SpaceX's Falcon 9 rockets employ when they're coming in for landings.

 

As the Starship approaches the ground, the rocket would ignite its engines and the vehicle would swoop back to an upright position just before touchdown.

 

To make that possible, SN8's Raptor engines are designed to "gimbal," which means to pivot slightly from side to side, and "throttle," which means adjusting the amount of thrust each of the engines emits, giving the rocket maximum precision as it maneuvers through the air. The SN8 also has a reaction control system, or RCS, which refers to small thrusters mounted on the rocket's exterior. Those, too, help guide the craft's acrobatics, and may be seen firing near the top of the rocket.

 

The SN8 did follow that motion almost exactly on Tuesday. Shortly before touchdown, all three Raptor engines powered back on, the rocket reoriented, and it approached its designated landing site with precision.

 

But, because of a last-minute issue with the pressure in the SN8's fuel tank, the landing did not go as smoothly as intended. Apple-green flames a result of chemicals burning off into the engine flame were quickly engulfed by a giant plume of fire and smoke as the SN8 slammed into the ground.

 

[기사/사진: BBC]



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