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<tablewidth=100%><tablebgcolor=#ffffff,#1f2023> 우주발사체 | ||
| 소형발사체 | 팰컨 1R | ||
| 중형발사체 |
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| 대형발사체 | 팰컨 9 | ||
| 초대형발사체 | 팰컨 헤비 ‧ 스타십 | ||
| 우주선 | |||
| 지구궤도 | 드래곤 1R ‧ 드래곤 2 | ||
| 달 탐사용 | 드래곤 XL‧ 스타십 (달 착륙 개조형) | ||
| 타 행성 | 스타십 우주선 | ||
| 시험기 | |||
| 팰컨9 개발 | 그래스호퍼 ‧ F9R | ||
| 스타십 개발 | 스타십 호퍼 (스타호퍼) | ||
| 엔진 | |||
| 팰컨 시리즈 엔진 | 멀린 엔진 ‧ 드라코 스러스터 | ||
| 스타십 엔진 | 랩터 엔진 ‧ { 1337} | ||
| 드래곤 엔진 | 슈퍼 드라코 스러스터 ‧ 드라코 스러스터 | ||
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※ 윗첨자R: 퇴역 기체 ※ {중괄호}: 개발 예정 ※ |
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현재 주요 우주 개발 프로젝트 | ||
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| 루나 게이트웨이 | 화성 개척 | 아르테미스 계획 | |
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팰컨 9 Falcon 9 |
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| <colbgcolor=#005288><colcolor=#ffffff> 기능 | 궤도 발사체 | ||
| 제조업체 |
스페이스X - [[미국|]][[틀:국기|]][[틀:국기|]] |
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| 높이 | 70m (230 ft) | ||
| 폭 | 3.7m (12 ft) | ||
| 질량 | 54.9t (1,210,000 lb) | ||
| 추진제 | LOX / RP-1 | ||
| 총 단 수 | 2단 | ||
| 페이로드 | |||
| 지구 저궤도(LEO) |
22.8t 부스터 소모 시 17.5t ASDS 착륙 시 |
||
| 정지 천이 궤도(GTO) |
8.3t 부스터 소모 시 5.5t ASDS 착륙 시 |
||
| 화성 전이 궤도(MTO) | 4t (8,800 lb) | ||
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<colbgcolor=#005288><colcolor=#ffffff> 높이 | <colcolor=#000,#fff> | |
| 질량 | |||
| 지구 저궤도(LEO) 페이로드 | |||
| 정지 천이 궤도(GTO) 페이로드 | |||
| 관련 로켓 | |
| 파생 작업 | 팰컨 헤비 |
| 발사 기록 | |
| 상태 |
FT Block 5: 운영 중 FT Block 4 퇴역 FT Block 3 퇴역 v1.1 퇴역 v1.0: 퇴역 |
| 발사대 |
케이프 커내버럴, SLC-40 케네디 우주센터, LC-39A 반덴버그 우주군기지, SLC-4E 반덴버그 우주군기지, SLC-6[향후] |
| 첫 발사 |
FT Block 5:
2018년
5월 11일 (Bangabandhu-1) FT: 2015년 12월 22일 (Orbcomm G2 Flight 2) v1.1: 2013년 9월 29일 (CASSIOPE) v1.0: 2010년 6월 4일 (Dragon COTS Demo 1) |
| 마지막 발사 |
FT Block 4:
2018년
6월 29일 (CRS-15)) v1.1: 2016년 1월 17일 (Jason-3) v1.0: 2013년 3월 1일 (CRS-2) |
[clearfix]
1. 개요
미국의 민간기업 스페이스X에서 개발 및 운용 중인 2단 우주 발사체. 2024년 기준 스페이스X의 최고 주력 발사체다.[2]우주 개발 역사상 재사용이라는 개념을 최초로 도입한 발사체이며[3] 덕분에 기존의 발사체에 비해 거의 절반 가까이 저렴한 발사비용과 로켓 사이즈에 비해 높은 효율성으로 출시 당시 일대 파란을 몰고 왔었다. 민간기업 또한 우주개발에 주도적으로 참여할 수 있다는 것을 확실히 각인시킨 혁신적인 발사체로 평가받는다.
현재 팰컨 9의 최신형 버전인 Block5를 이용해 LEO(지구 저궤도)까지 최대 22,800kg의 화물을 운송하는데 받는 비용은 5,000만 달러 정도로 kg당 약 2,200달러라는 매우 싼 가격이고, 재사용 로켓을 사용하는 경우에는 30% 할인이 들어간다. 이는 아리안 로켓 등 경쟁업체들의 발사가격의 1/5 정도에 불과하다.
팰컨 9에서 9라는 숫자는 1단에 사용되는 엔진 개수를 뜻하는 것이고, 9번째란 뜻은 아니다.[4]
2017년 3월 30일 인공위성 발사 미션에서 1단 로켓의 재사용에 성공함으로써 2017년 기준으로 세계에서 유일한 재사용 가능한 상용 우주발사체가 되었다.
스페이스X에서 공식적으로 공개한 자료에 따르면, 2024년 9월 15일 기준 팰컨 9은 발사: 372회 / 1단 로켓 착륙: 329회 / 1단 로켓 재사용: 303회를 기록하고 있다.
2. 개발
스페이스X사에서는 이전의 팰컨 1 로켓을 개발할 때는 직접 자금을 충당했지만, 팰컨 9를 개발할 때는 NASA라는 든든한 지원군이 있었다. NASA에서는 ISS에 화물을 실어나르는 비용에 부담을 느껴 이를 민간기업에 이양하려는 계획이 있었고, 이러한 COTS(Commercial Orbital Transportation Services) 계획에 화물수송에 사용할 수 있는 민간 발사체와 우주선 개발을 지원하기로 한 것. 여기에 스페이스X사가 선정되면서 NASA의 자금과 기술 지원을 받으면서 개발을 할 수 있게 되었다. 이에 따라 개발된 발사체와 우주선이 팰컨 9와 드래곤이다. 그리고 유인 캡슐인 드래곤 2가 2010년부터 진행된 상업 승무원 수송 프로그램[5]에서 보잉 CST-100과 함께 최종 후보로 꼽히며 더욱 연구개발에 힘을 얻었다.이 팰컨 9의 개발과 시험에 들어간 개발비는 4억 4천 3백만 달러가 소요되었다. 만약 미국 NASA가 같은 정도의 로켓을 자체적으로 개발했더라면 약 40억 달러 정도가 소요될 것으로 추산되었다. 비용 분석보고서 이 액수도 팰컨 1의 개발에 소요된 9천만 달러를 포함한 것이고 순수하게 팰컨 9의 개발에 든 액수는 3억 달러 가량으로 알려져 있다. NASA도 직접개발보다는 가능하면 상용품 (COTS, commercial off-the-shelf) 제품을 적극적으로 채용하면 예산을 크게 줄이고 불확실성과 위험을 줄일 수 있다는 주장의 강력한 근거이다. #
1.0 버전은 2006년부터 개발을 시작하여 불과 4년 만인 2010년에 첫 시험발사를 수행해 성공하였고, 2012년에는 최초로 상업적인 발사를 하였다. 엔진이 개량되고 배치가 약간 변경되는 등의 변화를 거친 1.1버전은 2010년에 개발을 시작해서 2013년에 첫 발사에 성공하였다. 최종 업그레이드 버전인 Block5은 2018년 5월 11일에 첫 발사에 성공하였으며, 8월 7일 첫 재발사에 성공하였다.
2.1. 경쟁 로켓
미국 내 경쟁 발사체로는 ULA의 아틀라스 V가 있고, 그 외에도 위성 발사 영역에서는 유럽 ESA의 아리안 5와 기타 중국/러시아 로켓들과 경쟁한다.본래 민간 기업은 NASA의 지원을 받았더라도 국제우주정거장 보급을 제외하면 민간 위성만 발사가 가능했으나, 스페이스X가 2015년 말에는 로켓 회수를, 또 2017년 초에는 로켓 재발사를 성공하여 가격을 획기적으로 낮춤으로써 현재 미국 내, 아니 전 세계 최저가 발사체로써 활약 중이며 최근에는 ULA를 밀어내고 GPS-3 위성과 NRO 위성, 그리고 X-37B 실험기 발사미션을 따냈다. 스페이스X는 전 부품을 자체 생산, 즉 미국산 부품만을 사용하는 데 반해 주 경쟁 모델인 ULA의 아틀라스 V는 메인 엔진이 러시아산이라 스페이스X의 애국심 마케팅을[6] 이길 수 없었기 때문이다. 이 러시아산 엔진 문제는 미국 정치권에서 큰 논쟁을 불러일으킨지라 ULA는 새로운 엔진 공급 파트너를 찾지 않으면 안 되게 되었고 이 과정에서 자체적인 로켓 엔진 기술을 완성단계로 개발하고 있던 또 다른 민간 우주기업인 블루 오리진도 엔진 공급자로 수혜를 입게 되었다.
3. 특징
3.1. 1단 로켓
| 길이 | 42.6m |
| 직경 | 3.66m |
| 공중량 | ~22,200kg(.est) |
| 추진제 중량 | 411,000kg |
| 액체 산소 중량 | 287,430kg |
| 케로신 중량 | 123,570kg |
| 인터 스테이지 길이 | 4.5m |
| 분리 | 02:32 |
또한 더 많은 액체 산소를 탑재하기 위해 액체 산소는 끓는점보다 10도 이상 낮은 온도에서 저장되고 있다. 이를 통해 액체 산소의 밀도를 기존보다 8% 상승시킨 1.338g/cm^3 까지 높일 수 있었다. 멀린 1D+ 엔진은 개방형 가스 발생기 사이클을 사용하고 있는데, 스페이스 X사는 다단계 사이클에 비해 비용이 저렴한 개방형 가스 발생기 사이클을 적용하여 팰컨 로켓의 경제성을 높이고자 하고 있다.
멀린 엔진은 1A 버전부터 1D+ 버전까지 지속적인 개량을 통하여 높은 온도와 압력, 추력 조건에서도 우수한 작동 컨디션을 보여줄 수 있도록 개량되었다. 엔진은 약 845kN의 추력과 282초의 비추력을 가지고 있다. 또한 노즐 확장비는 14.5에서 16으로 확대되었으며 추력 대 중량비는 198:1에 이른다. 엔진은 40%~100%까지 추력을 조절할 수 있도록 설계되었으며 유압식 추력편향 기능과 TEA-TEB 재시동 기능이 있다.
3.2. 2단 로켓
2단은 팰컨 9의 1단에 사용되었던 멀린 1D에서 노즐의 확장비 165:1로 증가시킨 멀린 1D vacuum을 기반으로 한 케로신+액체 산소 추진체계를 가지고 있다.
2단도 발사 비용을 줄이기 위해서 직경이나 구조적 측면에서 1단로켓과 많은 부분을 공유하고 있다. 연료 탱크는 알루미늄-리튬의 모노코크 구조로 이루어졌다. 2단의 조종 컴퓨터는 C++ 언어로 제작된 리눅스 기반에서 작동된다.
3.3. 멀린 엔진(Merlin Engine)
3.4. 로켓 재사용
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| 착륙하는 팰컨 9의 1단 |
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| 아래에서 본 모습. 9개의 엔진 중 하나만 가동되어 있다. |
스페이스X의 상징과도 같은 기술이자, 그들의 야심을 엿볼 수 있는 부분. 페이로드에 실은 화물을 우주로 보내는 임무를 수행한 발사체를 그대로 버리는 현재의 방식에서[7] 벗어나, 쓰고난 발사체가 스스로 날아서 다시 땅에 수직 착륙하는 새로운 방식의 발사체이다. 이 덕분에 2단 로켓을 제외한 모든 파츠의 재사용이 가능하며, 팰컨 9을 기반으로 만들어진 팰컨 헤비에도 그대로 적용된다. 2024년 기준 이 기술을 상용화한 로켓은 팰컨 9이 유일무이하다.
이러한 재사용 발사체에 대한 연구 자체는 70년대 즈음부터 시작되었고 우주왕복선 역시 중앙의 연료탱크를 제외한 나머지 부분이 재사용 가능한 발사체였다.[8] 일론 머스크는 트위터를 통하여 2단 재사용을 구상하고 있다는 내용을 발표했고, 이후 한 걸음 더 나아가 페어링을 포함한 발사체의 모든 부분이 완전히 재사용 가능한 발사체를 구상 중이라고 밝혔다.
2024년 4월 현재 재사용이 가능한 부분은 1단 로켓과 페어링 부품이며, 그 기본적인 원리는 이러하다. 아래의 착륙 영상과 함께 보는 걸 권장.
- 아직 연료와 산화제가 조금 남아있는 상황에서 1단 로켓을 분리하는데, 이를 MECO(Main Engine Cut Off)라고 한다. 시간은 보통 2분 30초 이내이며, 페이로드의 중량에 따라 차이가 있으나 약 5 ~ 10%의 연료를 남기는 게 일반적.
- 그 뒤 RCS로 진입각을 잡고[9] 그대로 낙하하다 상단부의 그리드 핀을 펼쳐 약간의 감속효과와 각도 조정을 한다.
- 발사 6분 30초 즈음 성층권에 본격적으로 진입하면[10] 3개 엔진을 점화하여 감속하는 Entry burn을 실행한다. 낙하 속도가 너무 높으면 대기권 진입 시 발생하는 단열 압축 효과로 인한 플라즈마 때문에 로켓이 파괴될 수 있는 터라 매우 중요한 과정. 평균 5,000~7,000 km/h에서 2,500 km/h 정도로 감속하는 것으로 알려져 있다. 이때 점화된 엔진에서 나오는 화염과 연소가스 속에서 비행하기 때문에 1단 로켓 외부에 많은 양의 그을음이 남는 게 특징. 특히나 하부에 가까워질수록 이 자국이 진해지는데, 그 이유는 일단 외벽에 얼음을 형성 시켜서 이 가스가 들러붙는 것을 막는 액체산소 연료탱크가 상부에 위치했고, 하부부터 가스에 먼저 노출되기 때문이다.[11]
- 지상 착륙장 혹은 무인 착륙선과의 거리가 대략 2~3Km 정도로 좁혀지면 엔진 1개를 재점화하며 최종 감속함과 동시에 1단 로켓 하부에 장착된 4개의 착륙기어를 삼발이 모양처럼 펼쳐 착륙한다. 참고로 착륙장 & 무인 착륙선에 그려진 원안에 딱 들어갈 만큼 착륙 정확성이 뛰어난 편. 이 때 엔진은 정확한 타이밍에 점화되어야 하는데, 멀린 엔진 1대의 최소 스로틀 추력이 기체의 착륙 중량보다 크기 때문에 너무 일찍 점화하면 착지 하기도 전에 기체가 다시 상승하게 되므로 지면에 닿는 순간 속도가 0이 되도록 스로틀과 점화 타이밍을 조절한다. 이를 스페이스 X에서는 호버슬램이라 부른다.
일단은 2014년 2월에 첫 1단 재사용이 가능한 팰컨 9 로켓을 발사할 예정이라고 보도되었으나 #, 2014년 중에 재사용 가능한 팰컨 9이 발사되지는 않았고 계속 개발과 시험 발사만을 반복했다. 일부 시험 발사는 계획대로 성공했지만 #[12][13] 공중에서 폭발한 경우도 있다. #[14] 마침내 2015년 1월 10일, CRS-5 발사 때에 드디어 재사용 가능한 Falcon 9이 발사되었는데, 바지선(드론십)에 안정적으로 착륙하지 못하고 격돌하여 파손되었다. CRS-6는 착륙 실패, CRS-7은 발사 실패로 아직 갈 길이 멀어 보였다.
그러나 2015년 12월 22일 드디어 1단 육상 착륙에 성공했다.(착륙 장면은 32분 10초 부분부터 시작된다.)[15] 11개의 저궤도 위성을 쏘아올리는 OBRCOMM-2 미션에서 1단의 착륙이 성공하였다.
그리고 2016년 4월 8일(미국 동부표준시 기준) 드디어 바지선에서 1단 로켓의 해상 착륙에 성공했다. 바지선 착륙 시도로는 다섯 번 만에, 4전5기로 성공한 셈이다.
2015년 말 착륙한 B1019 부스터는 현재 텍사스 호손에 있는 스페이스X 본사 앞에 정태보존 중이며, 2016년 4월 착륙한 B1021 부스터는 이듬해 3월 룩셈부르크 국적의 통신위성인 SES-10 발사 미션을 한번 더 뛰어 인류 최초의 완전재활용 로켓 타이틀을 얻은 다음 케이프 커내버럴에 정태보존 중이다.[16]
안정적인 육상 기지에 착륙하지 않고 굳이 바다 위의 무인 바지선에 착륙하려는 이유는 1차 로켓의 연소가 끝나면 바다 위인 경우가 대부분이라 육지기지로 되돌아오려면 그만큼 연료와 산화제를 많이 남겨야 하고 필연적으로 페이로드에 실을 수 있는 화물도 줄어들게 되기 때문이다. 바다에서 회수하면 연료와 산화제가 적게 들어 경제적으로 유리하다. 또 발사 궤도에 따라 회수 지점도 달라지는데 바다 위의 바지선은 육상기지보다 훨씬 자유롭게 착륙 위치를 선정할 수 있다. 때문에 화물의 중량과 고객이 원하는 발사궤도에 따라 지상 착륙장 / 해상 바지선과 착륙 을 유동적으로 사용하고 있다.
페어링도 회수 후 재사용한다. 겉보기엔 얼마 안 하는 것 같지만, 스페이스X 측의 언급에 따르면 1세트 당 가격이 약 600만 달러로 한화 약 65억 정도 되는 고가의 부품이다. 즉, 이것도 회수 후 재활용하면 큰 비용 절감을 꾀할 수 있는데, 내부에 장착된 패러포일이란 낙하산을 전개해 감속함과 동시에 궤도를 계산 후 위 이미지 왼쪽에 보이는 거대한 특수 그물이 달린 배로 공중에서 낙하하는 페어링을 잡는 방식을 사용 중이다. 참고로 특수 선박의 이름은 본래 "Mr.Steven" 이었는데, 2019년 2월 22일 Nusantara Satu 미션 도중 페어링 낙하 예상 해역의 악천후로 인한 파도 때문에 그물 지지대가 반파되어 장기간 수리 및 개조에 들어갔고[17] 약 1년 뒤인 그리고 2019년 6월 23일에 "Ms.Tree"로 이름을 바꿨다. 이후 회수 성공 및 지상 운송 장면이 자주 목격되고 있는 걸 보면 기술 및 노하우가 축적되어 페어링 회수 성공률이 비약적으로 상승한 듯. # 2023년의 스타링크 Group 6-9 미션에서는 페어링의 10회 재사용(11회 사용)을 달성했다. 재미있는 사실은, 페어링의 자세 제어를 위해 각각 페어링에 RCS가 장착되어 있다는 점인데, 페어링이 분리된 뒤 추진기를 점화하여 자세를 바꾸는 것을 볼 수 있다. 4분 18초 쯤에 볼 수 있다.
초기 블록 5 버전이 기획 되었을 때는 1단계 부스터의 3~4회 재사용을 목표로 설계했으나, 그 후 총 10회까지 재사용 하기로 방침이 정해졌다. 이는 시사하는 바가 큰데, 10회 재사용에 버틸만한 재질과 설계를 초기부터 해야 한다는 것이며, 회수 후 정비 태세 또한 10회 이상이 가능하도록 기획해야 한다는 뜻이었다. #
이후 2021년 5월 최초로 10회 비행을 달성한 부스터(B1051)가 등장하였으며, 2022년 12월에는 최초로 15회 비행을 달성한 부스터(B1058)가 등장, 2024년 4월에는 최초로 20회 비행을 달성한 부스터(B1062)를 등장시켰다. 스페이스X는 여기서 그치지 않고, 팰컨 9 부스터와 페어링의 40회 발사까지 가능케 하는 인증 절차를 완료하고 # 이를 실현하기 위해 발사를 이어나가고 있다.
또한 부스터의 재활용에 필요한 정비 시간도 점점 단축되어, 발사 이후 최단 21일만의 재 발사를[18] 현실에서 달성하고 있다. 2024년 4월 23일에는 팰컨 9 부스터의 300번째 착륙(팰컨 헤비 운용 포함)을 기록했다. #
2024년 8월 기준, 현재까지 발사 횟수 10회 이상을 기록한 부스터는 16개[19], 그중 B1062 부스터가 발사 횟수 23번으로 최다 발사 기록을 가지고 있다. 1단계 부스터 사용 현황 일람
당연한 이야기지만 고객의 요청에 따라 재사용 하지 않는 버전으로도 발사가 가능하다. 주로 고각도 발사를 원하는 미군 관련 미션에서 이러는 경우가 많은 편이며, 그리드 핀과 착륙용 렌딩 기어가 전부 제거된 채 사용한다. 또한 팰컨 9으로만 쓰인 1단 발사체를 몇 가지 부품 교체 등으로 팰컨 헤비용 부스터 및 코어 스테이지용으로 전환이 가능하다.
현재, 로켓 재사용은 1단 로켓만 이루어지고 있으며 2단 로켓의 재사용은 아예 고려되지 않았다. 그 이유는 아래와 같은데,
- 극외권 (500 km 이상)에서 위성이 아래로 떨어지지 않고 안정적으로 지구를 돌려면 평균 27,000~30,000 km로 가속할 필요가 있다. 위성 분리 후 2단 로켓을 착륙시키기 위해서는 속도를 적어도 3,000 km로 줄여야 하나 엔진 점화로 속도를 줄이려면 그만큼 엄청난 연료가 필요하게 된다. 연료를 늘리려면 로켓의 크기가 커져야 하고 그만큼 무게가 늘어나니 1단 로켓의 엔진도 더 늘려야 하며 연료도 더 빠르게 소모된다.
- 크루 드래곤과 비슷하게 방열판을 장착해 공기로 감속하는 아이디어도 있었으나 약 30,000 km에서 1/10 속도로 감속하기 위해서는 단순히 계산해도 방열판의 두께가 기존의 10배가 되어야 하며 재질과 무게를 고려하면 #1과 같은 문제가 일어나므로 현실적이지 못해 폐기되었다.
- 방열판을 장착할 마땅한 곳이 없었다. 크루 드래곤은 비상로켓을 옆으로 배치하고 아래에 방열판을 장착하지만 2단 로켓의 경우 아래엔 엔진, 위에는 위성이 있어서 이는 불가능하며, 방열판을 옆으로 붙인다 해도 수많은 테스트가 필요했기에 시간과 비용을 고려해 이것도 폐기되었다.
- 대형 도티 풍선을 달아서 에어바운스에 착륙 시킨다 거나 풍선 형태의 낙하산인 Ballute를 전개하여 감속하며 착륙 시키는 등의 아이디어도 있었지만, 약 30,000 km나 되는 속도를 감당할 수 없기에 이 역시 폐기되었다.
3.4.1. 1단 로켓 착륙 영상
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2020년 8월 31일 SAOCOM-1B 미션 영상. 1단 로켓 상단에 장착된 카메라 시점으로 본 발사 및 착륙 과정이다. |
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2021년 7월 1일 Transporter-2 미션 영상. 지상 시점에서 본 1단 로켓의 착륙 과정이다. |
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2022년 6월 30일 SES-22 미션 영상. 1단 로켓이 무인 착륙선(drone ship)을 이용하는 과정이다.[20] |
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3.5. 무인 착륙선(ASDS)
지상 착륙장을 사용하면 1단 로켓의 연료를 더 많이 남겨야 하는 효율성 문제가 발생하기 때문에 이를 커버하기 위해 개발된 기술. 바다 위에 무인 착륙선(ASDS; Autonomous spaceport drone ship)을 띄워 착륙 및 회수에 이용한다.기본적으로 사람이 탑승하지 않는 배이기 때문에 관련 시설들이 완전히 제거되고, 로켓 착륙에 필요한 시설과 무선통신 장비만이 들어가 있다. 그리고 착륙한 1단 로켓이 파도에 휩쓸려 넘어지지 않도록 고정할 필요성이 있는데, 여기엔 이런 모양의 로봇이 사용된다. 로켓 하부에 이 로봇이 들어가 결합 장비를 설치하는 방식.
무인 바지선들의 이름이 상당히 특이하고 재미있는데, 이언 뱅크스의 SF 소설 시리즈 '컬처'에서 나온 우주선들의 이름에서 따왔다. 스페이스X의 우주 관련 덕력을 엿볼 수 있는 부분.
- Just Read The Instructions (2014- )
2014년 첫 건조 및 데뷔한 스페이스X 소속 첫 무인 착륙선. '일단 설명서를 읽어봐'란 뜻이다. 현재는 동해안(플로리다)에 있다.[21]
- Of Course I Still Love You (2015- )
2015년에 건조 및 데뷔한 스페이스X 소속 두 번째 무인 착륙선. Just Read The Instructions와 모든 스펙 및 구조가 동일. 이름은 '물론 여전히 널 사랑한단다' 라는 뜻으로, 기존과 달리 1단 로켓을 버리지 않고 온전하게 회수하는 기술을 대변하고 있다.
케이프 커내버럴에서 발사한 1단 로켓의 회수엔 이 녀석이 주로 쓰이기 때문에 언론노출이 가장 많으며, 특이한 이름과 더불어 대중에게 가장 인지도가 높은 편. 현재는 서해안(캘리포니아)에 있다.[22]
- A Shortfall Of Gravitas (2021- )
2021년에 건조 및 데뷔한 스페이스X 소속 세 번째 무인 착륙선. 이름은 '진지함의 부족분'이란 뜻이다. 1단 로켓의 착륙 정확성이 확실하게 입증된 상태이므로 1~2호기보다 착륙 면적을 줄였으며, 착륙대의 모양도 직사각형에서 팔각형으로 변경했다. 덕분에 착륙을 더 효율적으로 돕는 시설과 기기들이 들어갔으며, 바다 위에서의 안정성이 올라갔다. 현재는 동해안(플로리다)에 있다.
4. 버전 및 발사 기록
5. 사건 사고
- 2016년 9월 3일, AMOS-6 정지궤도 통신위성을 실은 팰컨 9 블록 3(1단 시리얼 넘버 B1028)이 이틀 뒤에 있을 본 발사 전 정적 연소 실험을 위해 SLC-40에 기립하여 연료를 싣고 있던 중 누출로 인해 폭발하며 팰컨 9의 상업 운용 후 첫 발사 실패를 기록했다. 이로 인해 사고 원인 조사 및 문제점 개선 전까지 발사가 무기한 중단되었고, 약 4개월 뒤인 2017년 1월 14일에 발사가 재개되었다.
- 2024년 7월 12일, 스타링크 Group 9-3 미션(1단 시리얼 넘버 B1063.19)에서 팰컨 9의 상업 운용 후 두 번째 발사 실패 겸 블록 5 첫 발사 실패를 기록했다. 1단은 정상적으로 분리되어 드론쉽에 착륙했으나 2단에서 산화제인 액체산소가 누출되는 사고가 터졌고, 결국 궤도조정을 위한 재점화가 되지 않은 영향으로 목표 궤도에 도달하지 못해 페이로드인 스타링크 위성 20기는 대기권으로 진입 후 소멸될 예정이다. 위에서 언급된 블록 3 폭발사고 이후 약 8년 만의 발사 실패이며, 325회 연속 발사 기록도 마침표를 찍게 되었다. 사고 원인 규명 및 문제점 개선이 100% 완료되기 전까지 미연방항공청에서 모든 팰컨 9 및 팰컨 헤비의 발사 무기한 중단을 명령했으며, 다행히 빠르게 개선점을 찾은 덕분에 동년 7월 27일부터 발사가 재개되었다.
6. 팰컨 9-R
R은 Reusable의 약자이며, 말 그대로 재사용 가능한 팰컨 9이다. 공개 초기에는 '재사용 가능한 버전의 팰컨 9'로 오인한 바 있으나, Falcon 9-R은 기존 Falcon 9에 랜딩기어를 장착하여 재사용이 가능하게 만드는 계획이며, 이 계획의 이름이 적용된 실험용 로켓은 있으나 위에서 서술된 통상적인 Falcon 로켓을 의미하는 버전명은 아니다. 즉, CRS-6에 사용된 발사체는 분리 후 낙하. 대기 진입중 역추진하여 ASDS에 착륙하려다 실패했는데, 이는 Falcon 9-R 계획이 적용된 Falcon v1.1에 CRS-6이 실려 발사된 것으로 정리할수 있다.시작 시기는 Falcon v1.0과 Falcon v1.1 사이이며, 초기에는 Grasshopper[23] 로켓을 이용해 실험하였으며, 그 이후에는 F9R Dev[24]1, 2를 이용해 시험비행을 하였다.
Grasshopper는 Falcon 9 v1.0의 연료탱크에 멀린-1D엔진을 조합에 접이식이 아닌 착륙지지대를 부착한 형태이다.
744m까지 상승 후 제자리에 착륙하는 시험을 헥사콥터로 촬영한 영상.
F9R Dev는 Falcon v1.1 1단부에 연료탱크를 키우고 엔진을 하나만 장착한 형태이며, 지지대는 CRS-6의 발사에 쓰인 Falcon 9 처럼 접이식이지만 펼친상태로 발사된다.
2017년 9월 14일 스페이스X에서 착륙 실패 영상을 직접 편집해 올렸다! 영상 BGM을 몬티 파이선의 주제가로 선택해 지난 과거의 쓰디쓴 실패를 유머러스하게 추억하는 모습이다.
[향후]
[2]
NASA가 행성 간 운송 수단인 초대형 로켓인
SLS를 제외하고 자체 발사를 포기하면서 하청을 맡기는 기업이니 사실상 운영 주체의 차이이지 국영이든 민영이든 미국의 우주 발사체의 최첨단을 달리는 기업이라 볼 수 있다.
[3]
우주선에서는 이미
우주왕복선이 먼저 재사용을 선보인 바가 있었다.
[4]
팰컨 2, 팰컨 3 등은 없지만, 팰컨1은 존재한다. 이는 미국식 로켓 작명법에 따른 것으로, 로켓 모델명 뒤에 붙는 숫자는 보통 메인 엔진 개수가 좌우한다.
[5]
러시아의
소유즈에 의지하지 않고 민간 우주기업에 ISS 승무원 수송을 위탁하는 프로그램.
[6]
아이러니하게도 스페이스X가 처음 정부 사업을 수주하려고 했을 때는
CEO가 미국 태생이 아니라는 점이 발목을 잡았다.
[7]
기존 로켓들은 자동차로 치면 목적지에 도착했을 때 운전석만 남는 것과 같으며, 당연히 돈 낭비가 엄청나게 심하다.
[8]
Solid Rocket Booster(SRBs)는 낙하산을 이용해 착수, 오비터는 활공해 활주로에 착륙. 다만, 우주왕복선 재사용 파츠의 경우 정비 및 유지 등에 막대한 돈이 들어가 배보다 배꼽이 커진다는 문제가 있었고 결국 퇴역하는데 결정적인 요소 중 하나로 작용했다.
[9]
이걸 플립 기동(Flip maneuver)이라 부른다.
스타십의 벨리 플롭 기동(belly flop maneuver)와는 다르니 헷갈리지 말자. 아래 착륙영상을 보면 1단 발사체 몸통 곳곳에서 뭔가 빠른 속도로 흰색 기체 같은 걸 뿜어내는 모습이 보이는데 이게 바로 RCS다.
[10]
높이 약 40km대 중후반.
[11]
참고로 이 그을음은 1단 로켓을 회수한 이후 따로 제거하지 않고 놔두기 때문에 1번 이상 재사용된 1단을 사용하는 팰컨 9의 표면에 검은 얼룩이 많이 묻은 듯한 모습을 쉽게 확인이 가능하다.
[12]
개발 중이라서 해상에서 착륙을 실험한 것이 아니라, 팰컨 9의 발사장은 크게 두 곳인데, 주로 쓰는 발사장은 케이프 커내버럴 공군기지 LC-39A와 SLC-40. 흔히 KSC,
케네디 우주센터라고 불리는, 아폴로 시리즈와 30년간 우주왕복선을 쏘아올린 그곳이다. 이곳에서 쏘게 되면 ISS 등지로 가기 위해서는 자연스레 동쪽으로 쏠 수밖에 없는것. 이는 자전방향과 맞춰 Delta V를 아끼기 위한 것도 있다.
[13]
참고로 두 번째 발사장은 미 공군의 극궤도 군사위성 발사기지인 캘리포니아주
반덴버그 공군기지에 있다. 이곳에서는 실제 상용 발사보다는 국방부 위성이나 테스트용 발사를 진행하지만 향후 팰컨 헤비의 데뷔전은 이곳에서 쏘기로 예정되어 있다.
[14]
아깝게 됐지만, 그래도 다행히 인명 피해나 재산 피해는 없는 듯하다.
[15]
우주개발역사에 길이 남을 명장면 중 하나이다. 한치의 오차도 없이 발사체 스스로 땅에 착륙하는 모습에 직원들마저 놀라 착륙 순간 아수라장이 되었으며 해설위원들조차도 “Holy shit, we did it!(씨X, 우리가 해냈어요!)” 등 라이브 방송에 대고 욕설과 함께 환호를 질렀다.
[16]
참고로 텍사스 호손에 있는 건 랜딩 기어 4개를 펴서 세워놨지만, 케이프 커내버럴에 있는 건 옆으로 눕혀놨다.
[17]
드래곤 2 캡슐 회수용 선박인 Go Searcher가 임시로 이 임무를 수행했으며, 2019년 4월 12일 팰컨 헤비 Arabsat-6A 미션 당시 성공적으로 페어링을 회수하였다.
[18]
B1062.5 (2022년 4월 8일) ~ B1062.6 (2022년 4월 29일)
[19]
나열된 부스터 중 옆에 파괴 사유가 기재되지 않은 모든 부스터는 지금도 현역이다.
B1049: 11회 / 회수 시도 없음
B1051: 14회 / 회수 시도 없음
B1058: 19회 / 착륙 후 수송 중 전도
B1060: 20회 / 회수 시도 없음
B1061: 22회
B1062: 23회 / 착륙 직후 전도
B1063: 19회
B1067: 21회
B1069: 17회
B1071: 17회
B1073: 17회
B1075: 12회
B1076: 16회
B1077: 14회
B1078: 12회
B1080: 10회 [20] 효율성 문제 때문에 어지간하면 이 방법을 사용한다. [21] 원래 서해안에 있었으나, OCISLY와 위치가 서로 바뀌었다. [22] 원래는 동해안에 있었으나, JRTI와 위치가 서로 바뀌었다. [23] 번역하면 메뚜기. 이름 그대로 뛰어오른 뒤 착륙하는게 이 로켓의 목적에 부합하다 할 수 있다. [24] Falcon 9 Reusable Development Vehicle
B1049: 11회 / 회수 시도 없음
B1051: 14회 / 회수 시도 없음
B1058: 19회 / 착륙 후 수송 중 전도
B1060: 20회 / 회수 시도 없음
B1061: 22회
B1062: 23회 / 착륙 직후 전도
B1063: 19회
B1067: 21회
B1069: 17회
B1071: 17회
B1073: 17회
B1075: 12회
B1076: 16회
B1077: 14회
B1078: 12회
B1080: 10회 [20] 효율성 문제 때문에 어지간하면 이 방법을 사용한다. [21] 원래 서해안에 있었으나, OCISLY와 위치가 서로 바뀌었다. [22] 원래는 동해안에 있었으나, JRTI와 위치가 서로 바뀌었다. [23] 번역하면 메뚜기. 이름 그대로 뛰어오른 뒤 착륙하는게 이 로켓의 목적에 부합하다 할 수 있다. [24] Falcon 9 Reusable Development Vehicle