The Science Times

지난 2022년 12월 한국천문연구원은 독자 개발한 인공위성 궤도 결정 및 예측, 조정 핵심 알고리즘을 포함한 인공위성 비행 역학 시스템을 한화시스템에 기술이전을 완료했다고 보고했다.(관련 정보 바로 보기)

이는 마치 미항공우주국(NASA)이 미국의 민간 우주기업 스페이스엑스를 우주 개발 파트너로 선정하며 핵심 기술을 이전해준 상황과 비슷하다. 이처럼 국가 차원에서도 민간 우주기업의 성장은 매우 중요하다. 2022년 현재 우리나라를 비롯한 세계 곳곳에 건강하고 유능한 민간 우주기업들이 탄생하고 있으며 이를 기반으로 여러 우주 프로젝트들이 수행 중이다.

2023년은 정부차원의 대규모 우주 프로젝트 이외에 민간 우주 기업에도 매우 중요한 한 해가 될 것으로 예측된다. 2023년에 시작될 세계의 민간 우주 기업 임무들은 어떤 것들이 있을까?

중소형 상업 로켓 시장엔 파이어플라이 에어로스페이스가 있다

2021년 로켓 발사에 실패한 미국 민간 우주개발 업체 파이어플라이 에어로스페이스(Firefly Aerospace)는 2022년 1년 만의 재도전에서 성공을 맛보았다. 2022년 10월 파이어플라이 에어로스페이스의 알파 (Alpha) 로켓은 미국 캘리포니아 밴덴버그 우주군 기지에서 발사된 후 예정된 고도에 도달하며 2차 비행 테스트를 무사히 통과했다. 탑재되어있던 페이로드들도 모두 성공적으로 궤도에 안착하면서 임무의 대성공을 알렸다.

특히, 알파 로켓은 길이 약 29m, 지름 약 1.82m의 소형 2단 로켓으로, 이를 통해서 파이어플라이는 중소형 상업 로켓 시장에서의 우위를 점하기 시작했다.

지난해 10월 발사에 성공한 파이어플라이 에어로스페이스의 알파 로켓 ⓒ Firefly Aerospace

저비용 고효율이라는 모토를 이어가고 있는 파이어플라이 에어로스페이스는 2023년 한층 더 바빠질 예정이다. 미국의 우주 시스템 사령부(U.S. Space Systems Command)는 2023년 지구 저궤도에 대한 신속한 우주 임무 대응 시연을 수행하기 위한 파트너로 소형 위성 제조 업체 Firefly Space Transport Services(파이어플라이의 자회사)와 밀레니엄 스페이스 시스템(Millennium Space Systems; Boeing의 자회사)을 선택했기 때문이다. 이들은 2023년 TacRS (Tactically Responsive Space) 임무를 수행할 예정이며, 로켓의 발사가 필요한 때와 필요한 장소에 신속하게 궤도에 올려놓을 수 있는 작업이 수행될 전망이다.

3D 프린터로 만든 로켓

미국의 중소형 상업 로켓 시장에 파이어플라이 에어로스페이스만 있는 것이 아니다. LA에 기반을 둔 스타트업 랠러티버티 스페이스(Relativity Space)는 올해 처음으로 세계 최초 3D 프린팅 로켓 테란 1(Terran 1)을 출시할 예정인데, 위 로켓은 2023년 1월 31일에 발사가 시작될 예정이다.

2023년 1월 발사 예정인 테란 1 로켓의 발사 상상도 ⓒ Relativity Space

위 로켓이 성공적으로 발사된다면 랠러티버티 스페이스는 더 큰 로켓인 테란 R의 개발에 집중할 예정이다.

미항공우주국의 우주 발사 시스템을 뛰어넘는 스타쉽

2023년에는 중소 민간 우주개발 업체들뿐 아니라 대형 민간 우주개발 업체들도 매우 바쁠 예정이다. 특히, 민간 우주개발에서의 선두 주자로 평가받고 있는 스페이스엑스(SpaceX)는 가장 큰 기대를 모으고 있는 스타쉽(Starship) 로켓의 궤도 비행을 앞두고 있다. 스타쉽 로켓은 현존하는 가장 강력한 로켓인 미항공우주국의 우주 발사 시스템(SLS, Space Launch System)을 뛰어넘는 로켓으로 평가받고 있으며 재사용이 가능하다는 큰 장점이 있다. 발사당 비용도 소모성 로켓에 비하여 매우 저렴한 수준이다.

스타쉽 로켓 ⓒ Hotel Pika

2022년 11월과 12월에 스페이스엑스는 로켓 엔진의 화재 테스트를 여러 번 성공적으로 수행한 바 있다. 2022년 12월 현재, 스타쉽 로켓의 최초 궤도 테스트 비행 날짜는 정해지지 않았지만, 전문가들에 따르면 이는 2023년 상반기에 수행될 것으로 예측하고 있다.

블루 오리진의 궤도 로켓

스페이스엑스 CEO 일론 머스크(Elon Musk)의 라이벌로 평가받고 있는 제프 베이조스 (Jeff Bezos) 역시 민간 우주개발 업체 블루 오리진(Blue Origin)을 운영하고 있다. 하지만, 로켓을 궤도에 올리고 발사체를 재사용할 수 있는 스페이스엑스와는 다르게 블루 오리진은 수직상승 후 탄도비행만 가능한 뉴 셰퍼드 (New Shephard) 로켓을 보유하고 있다.

뉴 글렌의 궤도 여행 상상도 ⓒ Blue Origin Youtube channel

발사체의 착륙 여부로만 따지면 스페이스엑스보다 빠른 블루오리진이었지만 현재는 격차가 한참 벌어진 상태이다. 제프 베이조스는 2023년 첫 궤도 로켓 뉴 글렌(New Glenn)을 쏘아 올려 위 격차를 줄이고자 한다. 블루 오리진의 중형 로켓 개발은 10년 전에 이미 시작되었고 첫 발사는 이미 세 번이나 지연되었지만 뉴 글렌이 성공적으로 비행한다면 블루 오리진은 이제 스페이스엑스 및 유나이티드 런치 얼라이언스(ULA, United Launch Alliance: Lockheed Martin과 Boeing의 합작 투자 회사)와 경쟁을 시작할 수 있게 된다.

ULA, 차세대 로켓 벌컨 센타우르 공개 예정

ULA는 2006년에 12월에 설립되었으며 이미 수많은 Atlas V 및 Delta IV로켓 등을 출시한 바 있다. ULA는 주 고객이 미항공우주국과 미국 국방부인 만큼 맞춤 제작형에 특화된 로켓을 개발하고 있으며 미 우주군의 프로그램에 자주 참여하고 있다. 이미 로켓을 수차례 궤도에 올려놓은 바 있기에 진정한 스페이스엑스의 라이벌인 셈이다.

특히, ULA는 올해 달 착륙선의 발사에 집중할 예정인데, 차세대 로켓인 벌컨 센타우르(Vulcan Centaur)를 처음으로 공개할 예정이다.(관련 기사 바로 가기 – “2023년, 인류의 달 탐사가 본격적으로 시작된다”)

벌컨 센타우르는 2023년 초 발사가 예정되어 있다. ⓒ United Launch Alliance

미국의 민간 우주기업 아스트로보틱(Astrobotic )과 인튜이티브 머신스(Intuitive Machines)는 2023년 상반기에 달 착륙선을 발사 시킬 계획을 가지고 있다. 인튜이티브 머신스는 스페이스엑스의 팰컨 9 (Falcon 9)을 이용할 계획이지만 아스트로보틱는 ULA의 벌컨 센타우르를 이용할 계획이다. 두 로켓 모두 직선 궤도로 달을 향해 여행하기에 6일에서 14일 정도밖에 걸리지 않는다.

호주의 하이브리드 로켓

호주의 민간 우주개발 업체 길모어 우주 기술(Gilmour Space Technologies)은 2023년 4월에 첫 번째 로켓인 에리스(Eris)를 발사할 계획이다. 에리스는 하나는 고체, 다른 하나는 기체 또는 액체의 두 가지 단계로 추진제를 사용하는 최초의 하이브리드 로켓이다. 하이브리드 로켓은 구조가 단순하며 비용도 적게 들지만 한번 점화하면 제어가 불가능한 순수 고체 로켓의 단점과 추력 제어가 가능하지만 매우 복잡한 순수 액체 로켓의 일부 단점을 피할 수 있다는 장점이 있다. 또한 순수 액체 로켓에 비하여 저렴하고 환경에 미치는 영향도 적을 것이라고 평가받고 있다.

호주의 첫 번째 로켓 에리스 상상도 ⓒ Gilmour Space Technologies

위 로켓이 발사에 성공하면 호주는 자국에서 제작된 로켓을 이용하여 우주에 도달하는 12번째 국가(소련, 미국, 프랑스, 일본, 중국, 영국, 인도, 이스라엘, 이란, 북한, 우리나라 순)가 되며 잠재적으로 더 안전하고 더 저렴한 우주비행의 문을 열 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

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