‘크루 드래건’, 뭐가 달라졌나?

과학기술

‘크루 드래건’, 뭐가 달라졌나?
발사 19시간 만에 국제우주정거장 도킹 성공

2020.06.01 08:38 심창섭 객원기자

지난달 31일(한국 시각) 발사된 스페이스X의 유인 우주선 ‘크루 드래건’이 국제우주정거장(ISS)과 도킹하는 데 성공했다. ‘스페이스X DM-2’라고 명명된 이번 시험 비행은 미항공우주국(NASA)이 민간 우주선으로 ISS에 우주비행사를 운송하려는 ‘상업 승무원 프로그램(Commercial Crew Program)’의 첫 번째 유인 미션이다. 우주왕복선 퇴역 이후 9년 만에 미국의 유인 우주선이 재등장하게 되었다.

지난해 3월 무인 시험 비행에 나선 ‘스페이스X DM-1’ 크루 드래건이 ISS에 도킹하는 모습. © NASA

스페이스X는 NASA와의 계약에 따라 ‘드래건(Dragon)’ 우주선을 이용해 2010년부터 ISS로 보급물자를 운송했으나, 올해 초 20번째 발사를 끝으로 퇴역시켰다. 그 역할을 대신하는 후속 기종이 ‘드래건 2’ 우주선이다.

드래건 2는 ‘카고 드래건(Cargo Dragon)’과 ‘크루 드래건(Crew Dragon)’으로 나뉜다. 카고 드래건은 전작과 마찬가지로 화물만 운송하는 무인 우주선이지만, 크루 드래건은 4명의 우주비행사를 ISS까지 보낼 수 있다. 두 우주선은 승무원 탑승 기능과 비상 탈출장치 유무를 제외하면 외형과 성능이 거의 동일하다.

신형 드래건 우주선, 어떻게 진화했나?

크루 드래건은 ‘국제 표준 도킹 시스템(International Docking System Standard, IDSS)’ 규격을 준수하는 새로운 도킹 장치를 갖췄다. 앞쪽의 노즈콘이 열리면 그 안에 IDSS 도킹 포트가 노출되는 방식이다. 기존 드래건 우주선은 자력 도킹이 불가능했지만, 드래건 2 우주선은 스스로 ISS에 도킹할 수 있다.

(좌측) 조립이 완료된 크루 드래건과 팰컨 9 로켓, (우측) LC-39A 발사대에 세워진 크루 드래건. © SpaceX

드래건 우주선의 서비스 모듈인 트렁크(trunk)에 설치되었던 접이식 솔라 패널도 제거되었다. 스페이스X는 트렁크 표면 절반가량에 고정식 솔라 어레이를 부착해서 간결한 구조로 신뢰성을 높였다. 크루 드래건은 ISS에 도킹한 상태로 최대 210일가량 머물 수 있는데, 400km 고도에서도 미세한 산소 입자에 의해 태양광 모듈의 성능이 차츰 저하되기 때문이다.

지난 1월 실시된 크루 드래건의 비행 중단 실험. © SpaceX

무인 우주선과 달리, 사람이 탑승하는 유인 우주선은 비상 탈출장치가 무엇보다 중요하다. 소유스나 아폴로 같은 캡슐형 유인 우주선의 상단부에는 대부분 타워형 비상 탈출 로켓이 설치된다. 이런 방식을 앞에서 끌어준다는 의미에서 ‘풀러 시스템(Puller system)’이라 부른다. 분리된 탑승 캡슐의 직진 안정성이 좋고, 전통적인 방식이라서 신뢰성이 입증되었다는 장점이 있다.

크루 드래건은 유사시 탑승 캡슐 본체에 붙어있는 ‘슈퍼드라코(SuperDraco)’ 엔진을 가동해서 비상 탈출할 수 있는데, 뒤에서 밀어주기 때문에 ‘푸셔 시스템(Pusher system)’이라고 한다. 추력 조절과 재사용이 가능한 덩치 큰 액체연료 방식의 로켓 엔진을 사용하려면 푸셔 시스템이 유리하다.

카고 드래건은 슈퍼드라코 엔진과 승무원 좌석 및 생명유지 장치를 제거해서 화물 운송량을 늘린 모델로 최대 5회까지 재사용할 수 있다. NASA는 크루 드래건을 최초 1회만 사용하고, 회수한 경우에는 카고 드래건으로 개조해서 사용토록 조치했다.

터치스크린을 조작 중인 더글러스 헐리. 헐리 우주비행사는 마지막 우주왕복선의 조종사였다. © SpaceX

이번 시험 비행에 나선 우주비행사는 각각 두 차례씩 우주비행 경험이 있는 더글러스 헐리(Douglas Hurley)와 로버트 벤켄(Robert Behnken)이다. 헐리 우주비행사는 2011년 마지막 우주왕복선 임무를 띠고 발사되었던 STS-135 아틀란티스호의 조종사였다.

크루 드래건에는 기존 우주선의 복잡한 아날로그 계기판 대신에 터치스크린이 설치되었다. 실제로 발사부터 도킹까지 전 과정을 자동으로 수행할 수 있지만, 경우에 따라 수동 조작이 가능하다. 우주복을 입은 상태에서 장갑을 끼고도 조작이 가능한 터치스크린 방식의 제어판은 스페이스X의 민간 기업다운 발상이 고스란히 녹아있다.

좌석 아래쪽에서 바라본 크루 드래건 실내 모습, (a) 소유스 우주선의 배설물 수거 장치, (b) 우주왕복선에 설치된 화장실. © SpaceX / NASA

우주선에 화장실이 있나?

크루 드래건에 탑승한 우주비행사들은 2개의 화장실이 있는 ISS에 도킹하기 전에 거의 19시간 동안 우주선에서 머물렀다. 그동안 생리 현상을 어떻게 해결하는지 궁금해하는 이들이 많다.

과거 아폴로 우주선에는 화장실이 없어서 우주복에 부착된 배설물 수집 장치를 사용해야만 했다. 소유스 우주선은 탑승 캡슐 앞쪽의 궤도 모듈에 간단한 배설물 수거 장치가 있고, 우주왕복선에는 ‘폐기물 수거 시스템 (WCS)’이라는 화장실이 설치되어 있었다.

드래건 우주선 개발에 수년간 참여했던 전 NASA 우주비행사 개럿 레이즈먼(Garrett Reisman)은 화장실이 캡슐 꼭대기 가까이에 있다고 증언한 바 있다. 당시 레이즈먼은 “변기가 정말 멋있는지는 모르겠지만 거기에 있다”라고 말했다. 그러나 현재까지 NASA와 스페이스X는 언론의 화장실 관련 질의에 어떠한 공식 답변도 하지 않았다.

헐리 우주비행사는 5월 1일 기자회견에서 “변기가 하나 있다. 우리가 시험해보고, 돌아오면 어떤지 알려주겠다”라고 밝혔다. 전문가들은 크루 드래건 내부에 화장실을 설치할만한 곳이 좌석 상단에 커튼으로 가려진 공간뿐이라고 입을 모은다. 그곳에 소유스처럼 간이 변기가 설치되었는지, 아니면 조금 더 근사한 변기가 있는지는 미지수다.

스페이스X는 이번 크루 드래건이 약 3개월가량 ISS에서 머문 후에 지구로 귀환하면, 오는 8월 말 정식 유인 우주비행 임무에 나설 예정이다.

(2556)