비즈니스 기회
세계에서 가장 강력한 로켓을 발사하려는 스페이스X의 계획
미국 연방항공국(FAA)이 플로리다에서 세계에서 가장 강력한 로켓을 발사하려는 스페이스X의 계획에 대한 새로운 환경 검토를 시작한다는 발표를 읽는 데는 몇 가지 방법이 있습니다.
미 연방항공청(FAA)은 10일(현지시간) 미국 플로리다주 NASA 케네디 우주센터에서 스타십을 발사하겠다는 스페이스X의 제안에 대해 환경영향평가서(EIS)를 작성할 계획이라고 밝혔습니다. FAA는 SpaceX가 한때 아폴로 및 우주 왕복선 임무에 사용되었던 역사적인 발사대인 발사 단지 39A(LC-39A)에 필요한 예상 스타십 발사 속도와 지상 인프라 설계에 대해 규제 기관에 업데이트한 후 이 검토를 지시했습니다.
이중 환경 검토
동시에 미국 우주군은 LC-39A에서 남쪽으로 몇 마일 떨어진 케이프 커내버럴 우주군 기지의 발사대를 인수하려는 SpaceX의 제안에 대해 유사한 EIS를 감독하고 있습니다. 스페이스 런치 컴플렉스 37(SLC-37)로 명명된 이 발사대는 지난 4월 유나이티드 론치 얼라이언스(United Launch Alliance)의 마지막 델타 로켓이 이륙한 후 사용할 수 있습니다.
한편으로 이러한 환경 검토는 종종 시간이 걸리며 2025년 말까지 플로리다에 스타십 발사장을 준비하려는 Elon Musk의 목표를 흐리게 할 수 있습니다. "몇 년은 놀랄 일이 아니다"라고 항공우주 산업 컨설턴트이자 FAA의 상업 우주 운송 사무소의 전 책임자인 조지 닐드(George Nield)는 말했습니다.
최근 FAA와 우주군이 환경 검토를 보류 중이라고 발표한 것을 살펴보는 또 다른 방법은 SpaceX가 마침내 플로리다에서 Starship을 발사하려는 계획을 굳히고 있는 것으로 보인다는 것입니다. 이러한 계획은 지난 5년 동안 상당히 변경되었습니다.
환경 검토는 LC-39A와 SLC-37에서 스타십 발사에 대한 SpaceX의 제안을 승인할지 여부에 대한 결정으로 절정에 달할 것입니다. FAA는 남부 텍사스에서 처음 세 번의 스타십 시험 발사를 허가하는 데 사용된 프레임워크와 유사한 별도의 라이선스 절차를 밟을 것입니다.
NASA는 SpaceX와 40억 달러 이상의 계약을 맺고 올해 말 아르테미스 달 착륙 비행을 통해 달에 우주 비행사를 착륙시키기 위한 인간 등급 버전의 스타십을 개발했습니다. 이를 위해 SpaceX는 Starship 달 착륙선이 달로 향하기 전에 연료를 보급하기 위해 지구 저궤도에 연료 저장소를 마련해야 합니다. 스타십 유조선 비행이 10번에서 15번 정도 이루어져야 극저온 추진체가 연료를 가득 채울 수 있습니다.
한두 달 동안 그렇게 많은 스타십을 발사하려면 SpaceX가 최소 두 개의 발사대를 번갈아 가며 발사해야 합니다. NASA와 SpaceX 관계자들은 이를 위한 가장 좋은 방법은 텍사스와 플로리다에 있는 한 기지에서 스타십을 발사하는 것이라고 말합니다.
이번 주 초, Ars는 NASA의 유인 등급 달 착륙선 프로그램을 관리하는 리사 왓슨-모건(Lisa Watson-Morgan)과 이야기를 나눴습니다. 그녀는 이번 주 케네디 우주 센터에서 스타십 착륙선과 블루 오리진의 경쟁 착륙선에 대한 브리핑을 받았습니다. 그녀는 스타십이 LC-39A에서 발사되기 전에 FAA의 새로운 환경 검토가 주제 중 하나라고 말했습니다.
그녀는 "우리는 일정을 끌어당기기 위해 할 수 있는 모든 일을 하고 있으며, SpaceX와 협력하여 그들의 일정, EIS 일정, NASA의 일정이 모두 우리의 목표를 달성하기 위해 가능한 한 많이 병행되도록 하고 있습니다"라고 말했습니다.
공식적으로 스페이스X는 2025년 말 스타십 달 착륙을 위한 드레스 리허설을 할 계획입니다. 이는 NASA가 현재 2026년 9월로 예정된 아르테미스 III 미션에 사람들을 스타십에 태우기로 약속하기 전에 연료 보급 임무, 스타십의 달 표면에 무인 착륙, 달에서 이륙하는 작업 등의 완전한 시연이 될 것입니다.
따라서 스페이스X가 내년 말 플로리다에서 발사대를 가동할 경우 스타십 달 착륙 시연 일정이 이미 빡빡하다는 것을 알 수 있습니다.
현실을 직시하자
환경 검토가 SpaceX에게 반가운 소식은 아닐 수 있지만 잠시 현실을 직시합시다. 이 회사는 스타십이 달에 도달하기 전에 해야 할 일이 많습니다. 무엇보다도, 왓슨-모건은 NASA가 스페이스X가 로켓의 메탄 연료 엔진에서 나오는 안정적인 성능으로 수십 개의 스타십 발사를 연결하기를 원한다고 말했습니다. SpaceX는 또한 궤도에서 Starship에 연료를 보급하고 우주 비행사를 위한 친절한 승무원 객실을 만들 수 있음을 증명해야 합니다.
이는 해결하는 데 시간이 걸리는 심각한 엔지니어링 문제이지만 SpaceX의 실적은 엔지니어가 이를 해결할 수 있음을 시사합니다. 스페이스X는 새로운 스타십 발사대를 실제로 제작할 시간도 필요합니다. 스타십 발사 타워의 골격은 LC-39A에 있지만, 발사 작업에 필요한 추진제 저장 또는 연료 공급 인프라는 아직 없습니다.
아르테미스 프로그램에서 스페이스X가 차지하는 비중은 중요하지만 퍼즐의 한 조각에 불과합니다. NASA의 또 다른 계약업체인 액시엄 스페이스(Axiom Space)는 우주비행사들이 아르테미스(Artemis)의 첫 달 착륙에 성공하기 전에 새로운 우주복 개발을 완료해야 합니다. 만성적으로 지연되고 있는 NASA의 우주 발사 시스템(Space Launch System) 로켓과 우주 비행사를 달 근처로 보내 스타십 착륙선을 만나게 할 오리온 우주선이 향후 몇 년 안에 달 착륙 임무를 수행할 준비가 될 것이라는 보장은 없습니다.
2026년 아르테미스 III 달 착륙 일정은 완전히 비현실적으로 보이며, 이로 인해 NASA 관계자는 아르테미스 III의 비행 계획을 수정하여 지구 저궤도에서 스타십과 오리온 승무원 캡슐을 도킹하는 것을 고려하게 되었습니다. 이는 달 착륙 임무 훨씬 전에 달성할 수 있으며, 이를 통해 NASA와 SpaceX는 이후의 달 비행에 대한 위험을 줄이고 프로그램에 대한 정치적 지원을 위협할 수 있는 아르테미스 임무 사이의 잠재적인 수년간의 격차를 좁힐 수 있습니다.
정부와 업계 관계자들 사이에서는 FAA의 상업 우주 사무소가 빠르게 성장하는 우주 산업의 수요를 충족하기에는 자금이 부족하다는 의견이 널리 퍼져 있습니다. 지난해 가을, 스페이스X는 미 연방항공청(FAA) 예산에 상업 우주 사무소 직원을 두 배로 늘릴 것을 의회에 요구했습니다. FAA는 환경법 준수와 함께 상업용 로켓 발사 중 공공 안전을 보장할 책임이 있습니다.
"이 과정을 거치는 데 몇 년이 걸릴 수 있다는 사실은 상업 공간과 다른 활동이 얼마나 빨리 진행될 수 있기를 원하는지에 대해 좋은 일이 아닙니다."라고 Nield는 말했습니다.
지난해 가을, 스페이스X의 한 관계자는 ARS와의 인터뷰에서 FAA 허가가 "아르테미스 프로그램의 중요한 경로 항목"이라고 말했습니다. 지난해 11월 스타십의 두 번째 시험 비행을 앞두고 스페이스X는 FAA가 발사 허가를 내줄 때까지 몇 달을 기다렸습니다.
SpaceX가 궤도에서 스타십에 연료를 보급할 수 있음을 입증하고 달에 무인 착륙을 완료하고 우주복, SLS 로켓 및 Orion 우주선이 달 착륙 임무를 수행할 준비가 된 시나리오를 상상해 봅시다. 하지만 스페이스X가 플로리다에서 스타십을 발사하기 위한 FAA 승인을 받지 못하거나 공사가 오래 지연된다면 어떻게 될까요?
이 시나리오에서 왓슨-모건은 스페이스X가 텍사스에 있는 두 개의 발사대에서 스타십 유조선과 창고 임무를 모두 발사할 수 있다고 말했습니다. "하지만 그건 현재 계획이 아니에요. KSC에서 LC-39A를 가동할 계획입니다. SpaceX는 적시(just-in-time)의 빠른 반복 유형의 회사이기 때문에 지금은 Starbase의 패드에 집중하고 있습니다."
닐드는 "이를 할 수 있는 다양한 방법이 있으며, SpaceX는 운영 장소를 모으는 데 꽤 빠르게 움직인 역사가 있기 때문에 그것이 어떻게 나올지 지켜볼 것"이라고 말했습니다. "사람들이 목표로 하는 스케줄을 맞추기 위해서는 많은 일들이 제대로 이루어져야 합니다."
그러나 달 착륙 캠페인의 경우, NASA는 텍사스와 플로리다에서 스타십 발사를 번갈아 가며 발사하는 것을 선호합니다.
왓슨-모건은 "아르테미스 III에서는 KSC와 스타베이스 등 최소 두 곳의 발사장을 사용할 것으로 예상한다"고 말했습니다.
LC-39A의 계획 변경
SpaceX는 2014년 NASA와 LC-39A를 20년 동안 임대하는 계약을 체결했습니다. 그 이후로 회사는 2017년부터 이 패드에서 83개의 임무를 수행했으며 Falcon 9 및 Falcon Heavy 로켓을 운용했습니다. 작년 초 SpaceX는 LC-39A의 기존 Falcon 9 발사대에서 약 1,000피트(300미터) 떨어진 곳에 450피트(137미터) 이상의 스타십 발사 타워를 쌓아 케이프 커내버럴의 스카이라인을 재구성했습니다.
그러다가 스페이스X가 내놓자마자 새로운 스타십 발사탑 공사가 지난해 대부분 지연됐습니다. 마침내, 지난 몇 달 동안, 그 부지에서 일부 공사가 재개되었습니다. 스타십 발사 타워가 기존 팰컨 9 발사대와 가까운 위치에 있어 NASA 내에서 폭발로 인해 국제 우주 정거장에 대한 우주 비행사 임무를 수용할 수 있는 유일한 발사장이 손상될 수 있다는 우려가 제기되었습니다. 이에 대응하여 SpaceX는 승무원 및 화물 임무를 위해 근처의 발사대를 개조했습니다.
LC-39A에서 구경꾼들은 건설 인부들이 스타십 발사대를 위해 이미 제자리에 있는 다리를 분해하는 것을 목격했습니다. 아마도 SpaceX는 발사대를 재설계하고 물 홍수 시스템을 위해 Starship 패드의 기초를 수정하고 있을 것입니다. 이러한 변화는 텍사스에서 출발한 스타십 시험 비행에서 얻은 교훈을 기반으로 합니다.
NASA와 스페이스X는 이미 2019년 LC-39A에서 스타십을 발사하기 위한 환경 평가를 완료했습니다. 그 이후로 본격적인 슈퍼 헤비 부스터와 스타십 로켓은 미국-멕시코 국경 바로 북쪽에 있는 텍사스 주 보카치카 비치에 위치한 SpaceX의 Starbase 시설에서 세 번 발사되었습니다. 네 번째 시험 비행은 5월 말이나 다음 달 초에 이뤄질 수 있습니다.
스타십이 현재 비행을 하고 있기 때문에 SpaceX는 플로리다에서 로켓을 어떻게 운영할 것인지에 대해 더 잘 대처할 수 있습니다. FAA는 보류 중인 환경 검토를 발표하는 통지서에서 SpaceX의 운영 개념이 2019년 이후 "진화"했다고 말했습니다. LC-39A에서 연간 24회의 스타십 발사를 예상했던 이전 추정치와 달리, SpaceX는 이제 연간 최대 44회의 비행으로 더 빠른 템포를 예상하고 있습니다. 스페이스X는 또한 슈퍼 헤비 부스터와 스타십의 더 강력한 버전을 발사할 것을 제안하고 있는데, 1단에 최대 35개의 엔진이 있고 상부에 최대 9개의 엔진이 있어 31개에서 6개로 늘어났습니다.
"그들이 경험을 쌓고 계획을 굳히기 시작함에 따라, 그들이 계획한 출시가 반드시 이전 시나리오에 속하지는 않는 것 같다"고 Nield는 말했습니다. "따라서 크기, 정확한 위치 및 발사 빈도 측면에서 더 이상 이전에 수행된 작업으로 다루지 않습니다. 이것이 의미하는 바는 최소한 과거로 돌아가 기존 평가를 수정해야 한다는 것입니다."
공사가 보류 중인가요?
스페이스X는 재사용 가능한 슈퍼 헤비 1단 부스터를 드론 우주선에 싣지 않고 발사장에 다시 착륙시킬 계획입니다. 이를 위해 회사는 로켓이 지면 바로 위에서 호버링할 때까지 속도를 늦출 때 관절 팔을 사용하여 로켓을 잡는 캐치 타워를 건설하려고 합니다. 이것은 현재 LC-39A에 있는 스타십 발사대 구조물과는 별개의 타워입니다. SpaceX가 LC-39A에 건설하려는 다른 새로운 시설로는 천연 가스 액화 시스템, 추진제 생성을 위한 공기 분리 장치, 이륙 힘을 약화시키는 물 홍수 시스템이 있습니다.
FAA의 환경 검토가 열려 있는 동안 이 공사가 얼마나 진행될 수 있을지는 분명하지 않습니다. 미 항공우주국(NASA)은 스페이스X가 2019년 환경 평가 범위 내에 있는 LC-39A에 스타십 발사 인프라를 건설할 수 있도록 승인했을 뿐이라고 밝혔습니다.
NASA는 ARS에 보낸 성명에서 "스페이스X는 케네디 우주센터의 임차인으로서 NASA의 사전 승인 없이 스타십 발사 및 착륙 시설과 관련된 LC-39A의 건설 활동을 수행할 권한이 없다"고 밝혔습니다. "이 EIS는 무엇보다도 LC-39A에서 발생할 수 있는 건설 활동에 대한 향후 의사 결정을 지원할 것입니다."
플로리다의 두 곳에서 진행 중인 EIS는 1969년 NEPA(National Environmental Policy Act)를 준수하기 위해 FAA가 수행할 수 있는 가장 철저한 유형의 환경 검토입니다. EIS 프로세스는 2019년 NASA가 LC-39A에서 스타십을 발사하려는 SpaceX의 원래 제안에 대해 결론을 내린 것과 같은 환경 평가보다 더 오래 걸립니다.
NASA 대변인은 Ars에 "SpaceX의 제안을 고려하여 NASA는 토지 관리 기관이고 FAA는 라이선스 기관으로서 EIS가 LC-39A에서 Starship-Super Heavy 작전의 잠재적 환경 영향을 다루기 위해 적절한 수준의 (검토)라고 결정했습니다"라고 말했습니다.
FAA 대변인은 내년 언젠가 LC-39A에 대한 EIS의 초안을 발표할 것으로 예상하지만 더 구체적인 일정은 제공하지 않았다고 말했습니다. FAA가 최종 보고서를 발표하고 SpaceX가 LC-39A에서 스타십을 발사할 수 있는지 여부를 결정하기 전에 공개 의견 수렴 기간이 뒤따를 것입니다.
우주군은 SLC-37에서 진행 중인 유사한 환경 검토에 최소 1년 반이 걸릴 것으로 예상하고 있습니다. 이 검토는 올해 초에 시작되었으므로 예상 완료 날짜는 2025년 9월입니다. FAA의 검토가 동일한 일정을 따른다면 2025년 말이 LC-39A에 대한 결정을 위한 최상의 시나리오로 보입니다.
그러나 닐드는 LC-39A에 대한 SpaceX의 제안을 검토하는 엔지니어, 과학자 및 규제 기관이 NASA가 2019년에 완료한 환경 평가 결과에 접근할 수 있을 것이라고 말했습니다.
빌드 및 발사 위치
스타십 설계 및 테스트에 대한 SpaceX의 반복적인 접근 방식은 나선형 개발 모델에 중점을 둡니다. 기본적으로 SpaceX가 실물 크기의 Starship 로켓을 조립하고 발사하고 잘못된 부분을 찾은 다음 다음 로켓의 문제를 수정하는 빌드, 테스트, 찾기 및 수정의 주기입니다. 이 모델이 작동하려면 회사에 많은 로켓 하드웨어가 있어야 합니다. SpaceX는 Starbase의 조립 건물과 높은 베이로 구성된 거대한 캠퍼스를 확장하고 있으며, 향후 시험 비행을 위해 여러 대의 Starship을 생산하고 있습니다. 스타팩토리(Starfactory)라고 불리는 이 건물 중 하나는 100만 평방피트에 걸쳐 매주 여러 대의 스타십에 필요한 부품을 생산할 것입니다.
"이곳은 이제 우리가 차량을 생산하고 발사할 수 있는 영구적인 장소가 될 것입니다." 라고 SpaceX의 Starbase 총괄 관리자인 Kathy Lueders는 이번 주 초 강연에서 말했습니다. 스페이스X는 또한 스타베이스에 스페이스X 직원들을 위한 사무실 건물을 짓고 있습니다.
"그렇다면, 우리는 아마 또 다른 높은 만을 건설하는 과정에 있을 겁니다." 그녀가 말했다. "우리는 지금 두 번째 패드도 짓고 있습니다. 이 모든 것은 우리가 임무를 완수하는 데 필요한 생산 및 출시 속도를 충족할 수 있도록 준비하기 위한 것입니다."
스페이스X는 올해 초부터 평균 2.7일에 한 번씩 발사된 팰컨9 로켓보다 스타십을 더 자주 발사하는 것을 목표로 하고 있습니다. 설계 업그레이드를 통해 재사용 가능한 스타십은 지구 저궤도에 100미터톤 이상의 탑재체를 운반할 수 있습니다.
뤼더스는 스페이스X가 2014년부터 스타베이스에 30억 달러 이상을 투자했다고 말했습니다. 이 회사는 기존 타워 옆에 있는 Starbase에 두 번째 발사대 건설을 시작하려고 합니다. 그녀는 매일 3,000명 이상의 SpaceX 직원과 계약자가 Starbase에서 일한다고 말했습니다.
"우리는 우리의 매니페스트를 충족시킬 수 있는 두 개의 발사 구역이 필요합니다"라고 Lueders는 말했습니다. "단 한 번의 달착륙에는 15번의 유조선 발사가 필요하며, 일정 기간 내에 이루어져야 합니다."
첫 번째 아르테미스 달 착륙 임무를 위해 SpaceX는 약 10-15회의 스타십 급유기 비행으로 지구 저궤도에서 스타십 착륙선에 연료를 보급할 계획입니다.
루더스 장관은 텍사스 남부 지역 공무원들에게 한 연설에서 스타베이스가 스타십 개발과 테스트를 위한 스페이스X의 '주력 지역'으로 남을 것이라고 말했다. 머스크는 텍사스 지역을 연구 개발 단지로, 플로리다를 작전 발사 기지로 구상하고 있다고 밝혔습니다.
"우리는 또한 임무의 수와 순서를 수행할 수 있도록 플로리다 기지가 필요합니다. 우리는 믹스를 어떻게 해야 할지 고민하고 있다"고 뤼더스는 말했다. "우리는 여전히 이 문제를 해결해 나가고 있지만... 우리는 스타베이스가 스타쉽의 본거지가 될 것이라는 것을 알고 있습니다."
현재 플로리다에는 스타십을 제작할 수 있는 능력이 없으며 케이프 커내버럴에 스타십 공장이 곧 건설될 것이라는 증거도 없습니다.
케이프 커내버럴 우주 공항은 거의 모든 미국 발사 회사가 관심을 끌고 있습니다. 스타십의 도착은 "케이프 커내버럴과 같이 이미 우주 발사 측면에서 세계 선두 주자인 곳에서 훨씬 더 많은 잠재력을 발휘할 것"이라고 항공우주 사업을 유치하기 위해 설립된 국영 기업인 스페이스 플로리다(Space Florida)의 사장 겸 CEO인 롭 롱(Rob Long)은 말했습니다.
결국 SpaceX는 플로리다의 Space Coast에 로켓 공장을 지을 수 있지만 향후 몇 년 안에 Starships가 실제로 케네디 우주 센터에서 발사되려면 회사는 남부 텍사스의 공장에서 직경 30피트(9미터)의 차량을 운송해야 합니다. 관계자들은 부스터와 선박을 멕시코만을 가로질러 1,000마일(1,600km)을 어떻게 운송할 것인지에 대해서는 밝히지 않았습니다.
스페이스X가 어떤 결정을 내리든, 롱은 케이프 커내버럴이 스타십을 위한 독특한 위치에 있다고 말했습니다. 심해 항구, 항공, 도로 및 철도 연결과 우주에 대한역 접근성을 갖춘 이 지역은 미국 유일의 "퀸테모달" 항구의 본거지입니다.
그는 "우주 발사를 항공, 육상, 해상 운송 수단과 마찬가지로 진정한 운송 수단으로 정상화하려는 생각에 정말 기대고 있다고 생각한다"고 말했습니다.
플로리다에 있는 스타십에 대한 SpaceX의 계획 변경은 회사 발전의 곡선을 지켜본 사람에게는 큰 놀라움이 아닙니다. 한때 SpaceX는 원양 석유 굴착 장치를 인수하여 Starship의 이동식 발사 및 착륙장으로 개조했습니다. 현재 SpaceX는 그 아이디어를 포기했습니다.
지난해 세 차례에 걸친 스타십 시험 비행은 각각 SpaceX가 미래의 발사대에 통합할 설계 변경에 영향을 미치는 귀중한 학습 연습이었습니다. 그런 맥락에서 LC-39A 건설을 일시적으로 중단하기로 한 SpaceX의 결정은 어느 정도 일리가 있습니다.
스페이스X는 케네디 우주센터 북쪽에 있는 49번 발사장(LC-49)으로 알려진 미개발 부지에 스타십 발사대를 건설하려던 계획도 포기했습니다. 2021년 말, NASA는 LC-49에 대한 환경 평가 프로세스를 시작한다고 발표했습니다. 올해 초, NASA는 그 계획들을 중단했다고 밝혔습니다.
대신 스페이스X는 우주군 부지에 있는 SLC-37에 스타십 비행을 할 것을 제안했습니다. 스페이스X가 발사 승인을 받지 못할 경우 SLC-37 바로 북쪽에 SLC-50이라는 새로운 발사대를 건설하는 방안을 제안했습니다.
스타베이스에 2개의 발사대와 플로리다에 있는 LC-39A와 SLC-37을 통해 SpaceX는 4개의 스타십 발사대를 보유하게 됩니다. 이는 SpaceX가 시험 비행, NASA의 아르테미스 프로그램을 지원하는 달 탐사 임무, Starlink 광대역 위성 발사를 위해 남은 10년 동안 달성해야 하는 스타십 발사 속도를 지원하기에 충분할 것입니다.
궁극적으로 화성 정착에 대한 머스크의 가장 원대한 야망이 현실이 된다면 SpaceX는 아마도 더 많은 발사대가 필요할 것입니다.
이상의 기사는 2024년 5월 20일 ArsTechnica에 게재된 “We take a stab at decoding SpaceX’s ever-changing plans for Starship in Florida”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : https://arstechnica.com/space/2024/05/we-take-a-stab-at-decoding-spacexs-ever-changing-plans-for-starship-in-florida/