로켓 발사를 공중에서 한다?

비용 절감, 발사 성공률 높여

최근 우주탐사의 화두는 로켓 재사용 등 비용 절감이다.

그런데 로켓을 공중에서 발사해 비용을 획기적으로 줄인다는 아이디어가 나와 항공업계의 주목을 끌고 있다.

첨단기술 전문 매체인 뉴아틀라스(newatlas)는 최근 ‘차세대 로켓 발사 플랫폼’을 보유하고 있는 스트라토런치시스템(Stratolaunch Systems)이 플랫폼에서 발사될 4종의 로켓을 선보였다고 보도했다. (관련 기사 링크)

차세대 로켓 발사 플랫폼에서 발사될 4종 로켓이 공개되어 주목을 끌고 있다

차세대 로켓 발사 플랫폼에서 발사될 4종 로켓이 공개되어 주목을 끌고 있다 ⓒ Stratolaunch Systems

차세대 로켓 발사 플랫폼에서 발사될 4종 로켓 공개

차세대 로켓 발사 플랫폼이란 세계 최대 크기의 항공기인 스트라토런치(Stratolaunch)를 말한다. 두 개의 동체가 나란히 연결된 독특한 모양이 마치 2차 대전 당시 활약했던 쌍동기(雙胴機)를 연상케 한다.

이 항공기를 제작한 곳은 마이크로소프트(MS) 공동 창업자인 폴 앨런(Paul Allen)이 지난 2011년 설립한 회사인 스트라토런치시스템이다.

스트라토런치가 차세대 로켓 발사 플랫폼으로 불리는 이유는 완전히 색다른 로켓 발사 방법을 제공하기 때문이다.

그 자체가 일종의 공중 발사대 역할을 담당하며 로켓을 지상이 아닌 공중에서 발사하는 계획을 추진중이다.

스트라토런치의 총 날개 길이는 117m로서 현존하는 항공기 중 가장 넓은 날개를 자랑한다. 이 같은 넓은 날개 덕분에 로켓과 같이 엄청난 무게의 화물도 거뜬하게 들어 올릴 수 있다는 것이 제작사 측의 설명이다.

스트라토런치의 발사 방식은 기존 로켓과는 판이하게 다르다. 기존 로켓은 지상에 위치한 발사대에 세워져 수직으로 발사되지만, 스트라토런치는 로켓을 매단 채 일정 고도까지 올라간 뒤 수평 상태로 발사한다.

쌍동기 모양을 띈 세계 최대 크기의 항공기인 스트라토런치 ⓒ Stratolaunch Systems

쌍동기 모양을 한 세계 최대 크기의 항공기 스트라토런치 ⓒ Stratolaunch Systems

이 같은 방식의 항공기를 제작한 이유에 대해 스트라토런치시스템의 관계자는 “한 번 쓰고 버리는 기존 1단 로켓에 들어가는 비용을 절감할 수 있기 때문에 우주 탐사 비용을 획기적으로 줄일 수 있다”라고 강조했다.

그렇다면 항공기가 로켓을 매달고 올라가는 것은 얼마나 경제적일까?

전문가들은 이에 대해 3가지 장점이 있다고 설명한다.

우선 첫 번째 이유는 연료를 대폭 아낄 수 있다는 점이다.

로켓의 역할을 조금이라도 항공기에 분담시키면 로켓의 무게를 크게 줄일 수 있다.

예를 들어 지상에서 발사할 때 로켓 연료의 무게가 100톤이어야 한다면, 성층권까지 올라간 항공기에서 발사하는 로켓은 60~70톤 정도의 연료만으로도 충분하다.

두 번째 이유는 로켓 규모를 줄여 보다 효율적으로 제작할 수 있다는 점이다.

위성 궤도에 진입하거나 우주 공간으로 나가는 것이 목적이 아니라면 항공기를 활용하는 것이 훨씬 효과적이다.

수직으로 올라가는 방식이 아니라 그냥 탄도비행 하듯이 성층권을 날아다니는 로켓이라면 크기가 더 작아져도 문제가 없기 때문에 제작비용도 절약할 수 있다.

세 번째 이유로는 발사 성공률 향상을 꼽을 수 있다.

지상 발사 방식은 날씨와 환경의 영향을 많이 받게 되지만, 높은 고도에서 발사하는 방식은 날씨에 의한 영향을 거의 받지 않기에 발사 성공률이 높아지게 된다.

인공위성 띄우거나 우주여행을 위한 용도로 플랫폼 개발

스트라토런치시스템이 공개한 로켓은 모두 4종으로서 ‘페가수스’와 ‘중간발사비행체(MLV)’, 그리고 ‘헤비-중간발사비행체’ 및 ‘우주비행선’ 등이다. 이중 앞의 3종류는 인공위성을 띄우는 데 활용되고, 나머지 우주비행선 형태의 로켓은 궁극적으로 우주여행을 위한 용도로 쓰일 계획이다.

가장 먼저 발사될 모델은 페가수스다.

페가수스는 이미 다른 항공기에 실려 성공적으로 공중에서 발사된 모델이다. 1990년 오비탈ATK가 항공기에 페가수스를 매달아 발사한 이후 현재까지 총 40회 발사됐다.

그중 성공은 35회. 발사 실패는 주로 초기에 있었으며 1996년이후에는 더 이상의 실패가 보고되지 않고 있다.

이런 실적이 있기에 스트라토런치시스템은 페가수스 제작사인 ‘노스롭그루먼(Northrop Grumman)’과 계약을 맺고 페가수스를 번째 발사 로켓으로 정했다.

세계 최초로 항공기에 매달려 공중에서 발사됐던 페가수스 로켓 ⓒ Northrop Grumman

세계 최초로 항공기에 매달려 공중에서 발사됐던 페가수스 로켓 ⓒ Northrop Grumman

페가수스 다음 순서는 2022년에 발사될 중간발사비행체(MLV) 로켓으로서 최대 3.4톤의 화물을 실어 나를 수 있다.

3번째 순서는 6톤의 화물을 적재할 수 있는 헤비-중간비행체(Heavy-MLV)다. 3대의 추진체가 달려 있다는 것이 특징이다.

마지막 발사 로켓인 우주비행선(Space Plane)은 화물보다는 사람이 탑승하는 것을 목적으로 하기 때문에 과거의 우주비행선처럼 스스로 지상에 착륙하는 형태로 제작될 예정이다.

처음에는 로봇으로 시험 비행을 한 뒤, 안전성이 검증되면 승객을 태우고 운용한다는 것이 스트라토런치시스템의 계획이다.

이 같은 계획과 관련해 스트라토런치시스템의 CEO인 ‘진 플로이드(Jean Floyd)’는 “차세대 로켓 발사 플랫폼에서 발사될 로켓들을 공개하게 돼 감격스럽다”라고 전하며 “멀지 않은 미래에는 로켓을 발사하는 일이 비행기 표를 예매하는 것처럼 쉬운 일이 될 것”이라고 전망했다.

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