스타십이 처음 지구 궤도를 돕니다… 무사히 돌아올 수 있을까?

스페이스X가 스타십의 14번째 비행을 하루 앞으로 잡아 두었습니다. 앞선 13번은 모두 우주까지 올라갔다가 한 시간 안에 떨어지는 준궤도 경로였습니다. 이번에는 다릅니다. 우주선을 궤도에 남겨 두는 게 목표입니다. 발사 창은 9월 28일 오전 7시 15분(미국 중부시간)에 열리고 한국시간으로는 같은 날 밤 9시 15분입니다. 기회는 75분 동안 열립니다.

걸림돌은 발사 허가입니다. 스페이스X의 임무 페이지에는 여전히 “규제 승인 대기 중”이라는 조건이 붙어 있습니다. 미국 연방항공청(FAA)의 승인이 아직 나오지 않았기 때문입니다. 발사일은 원래 9월 22일이었는데 회사가 17일 X에 28일로 미룬다고 올렸습니다. 이유는 밝히지 않았습니다. 발사 준비는 지난 24일 부스터 21과 쉽 41에 연료를 가득 채우고 점화 직전까지 세는 리허설로 끝났습니다. 남은 것은 발사 허가뿐입니다. 허가는 주말 사이에 나올 수도 있어 월요일 발사 가능성은 열려 있습니다. 첫 기회를 놓치면 9월 29일이 예비일입니다.

열세 번의 비행은 모두 지구로 떨어졌습니다

스타십은 2023년 첫 비행 이후 지금까지 13번을 날았습니다. 열세 번 모두 일부러 준궤도 경로를 택했습니다. 엔진이 꺼질 때 속도가 궤도에 머물 만큼 충분하지 않아서 무슨 일이 생기더라도 정해 둔 바다로 떨어지는 경로지요. 스페이스X는 이 방식으로 실제 비행 데이터를 쌓아 왔습니다.

이번에는 우주선인 쉽 41이 발사 25분쯤 뒤에 궤도 진입 연소를 합니다. 20초 남짓 짧게 점화해 지구를 계속 돌 수 있는 속도를 얻는 겁니다. 목표 고도는 약 275킬로미터. 지구를 여섯 바퀴 돌며 약 10시간을 날아 칠레 서쪽 태평양에 착수합니다. 올라가는 일부터 내려오는 일까지 전부 처음 해 보는 시험입니다.

위성 26기는 궤도에 남습니다

쉽 41에는 스타링크 V3 위성 26기가 실려 있습니다. 위성마다 용량을 1테라비트씩 더하니 이번 한 번에 26테라비트가 늘어납니다. 스페이스X는 팰컨9으로 V2 미니 위성을 한 번에 올릴 때와 견줘 약 10배라고 밝혔습니다. 위성은 발사 34분 뒤부터 30분 동안 차례로 풀려 나옵니다. 고도는 스스로 올리고 점검이 끝나면 몇 주 안에 고객에게 서비스를 시작한다고 합니다.

그중 세 기에는 카메라가 달렸습니다. 궤도에서 열 차폐판을 찍어 지상으로 보내는 역할입니다. 앞선 비행보다 타일이 잘 버티는지 눈으로 확인하려는 것이지요. 다만 이미 궤도에는 스타링크 1만 1,000여 기가 돌고 있습니다. 위성 26기가 늘어도 서비스 품질이 바로 달라지는 것은 아닙니다.

돌아오는 길은 아직 시험한 적이 없습니다

스페이스X는 궤도 진입 연소를 조건부로 잡았습니다. 궤도에서 빠져나올 때 쓸 장비에 충분한 예비가 확보됐다고 판단한 뒤에만 연소를 한다는 것입니다. 궤도에 들어간 뒤 다시 대기권으로 방향을 트는 일은 이번이 처음입니다. 올라가는 일보다 되돌아오는 일이 더 어렵습니다.

지난 13차 비행에서 우주선은 인도양 착수까지 해냈습니다. 다만 궤도에 머문 적은 없습니다. 돌아온 기체의 열 차폐판에는 타일 사이로 뜨거운 가스가 스며든 자국이 남았습니다. 열 차폐 전문가들은 이 방식으로는 타일 점검과 보수를 빠르게 줄이기 어렵다고 짚어 왔습니다(Ars Technica, 7월). 이번에도 두 단 모두 회수하지 않습니다. 발사대 타워로 잡는 시도는 15차 비행으로 미뤄졌습니다.

열 차폐 타일 두 장을 다시 씁니다

쉽 41에는 13차 비행을 마치고 바다에 떠 있던 쉽 40에서 떼어낸 타일 두 장이 다시 붙었습니다. 스타십 타일을 다시 쓰는 것은 이번이 처음입니다. 쉽 40은 7월 24일 착수한 뒤 인도양에서 24일을 버텼고 인양선에 실려 스타베이스로 돌아왔습니다. 그 상태를 살펴 얻은 자료로 쉽 41의 열 차폐판을 손봤습니다.

타일이 떨어져 나가기 쉬운 구역에는 고정 장치를 더했습니다. 가스가 스며들던 틈도 막았습니다. 타일 사이 가열을 줄이는 곡면 타일은 일부 구역에 붙였습니다. 열 차폐판 하나에 타일이 1만 8,000장쯤 붙는 점을 보면 두 장은 작은 표본입니다. 그래도 부품 하나를 실제로 다시 쓰는 단계까지 온 것은 재사용을 향한 뜻이 있는 진전입니다.

부스터는 얼음에 막힌 엔진을 고쳤습니다

1단 부스터 21에는 지난 비행의 문제를 손본 부분이 있습니다. 13차 비행에서 부스터는 착륙 연소에 쓸 중앙 엔진 세 기에 얼음이 끼었습니다. 그 바람에 13기 가운데 8기만 다시 불이 붙었고 멕시코만에 거칠게 떨어졌습니다. 스페이스X는 이번 부스터에 연료 여과 장치를 개선하고 재점화 소프트웨어를 바꿨다고 밝혔습니다. 부스터는 발사 뒤 멕시코만 해상 착수 지점에서 마무리합니다.

다음 발사는 10월 19일입니다

스페이스X의 앞선 일정표에는 15차 비행이 10월 19일, 플로리다 케네디우주센터 39A에서 하는 첫 스타십 발사가 10월 30일로 잡혀 있습니다. 항공 교통 관리 시스템에 올라온 발표 자료에서 나온 날짜여서 밀릴 수 있습니다. 15차 비행은 타워 회수를 다시 시도할 비행이고 39A 발사는 스타십이 텍사스 밖으로 나가는 첫 걸음입니다.

이번 비행이 계획대로 흘러간다면 스타십은 위성을 궤도에 쌓아 올리는 단계로 넘어갑니다. 스타링크 V3가 충분히 쌓이면 위성 인터넷 품질이 달라진다고 회사는 보고 있습니다. 그 출발점은 궤도 진입과 재진입을 모두 통과하는 일이고 발사 허가가 먼저 나와야 문이 열립니다. 9월 28일 밤 9시 15분에 카운트다운이 시작될 수 있을지가 다음에 주목해야 할 내용입니다.