스페이스X, 일론 머스크의 개인 우주 비행 회사에 대한 사실들

2022년 3월 18일 스타베이스 발사대에 서 있는 스페이스X의 스타쉽. (Image credit: SpaceX)

스페이스X는 국제우주정거장(ISS)에 나사 승무원을 포함해 인공위성과 사람을 우주로 보내는 민간 우주비행사다. 설립자 일론 머스크는 또한 달 착륙을 위한 스타쉽 시스템을 만들고 테스트하고 있으며, 그는 미래에 화성 탐사 임무를 수행하기를 희망한다.

2020년 5월 30일 스페이스X 크루 드래곤에 처음으로 두 명의 우주비행사를 탑승시켜 ISS(국제우주정거장)에 보냈고, NASA와 다른 기관들을 대표하여 몇 명의 승무원을 더 보냈다. 

2022년 중반 현재, 스페이스X는 곧 보잉의 CST-100 스타라이너와의 경쟁에 직면할지도 모르지만 우주비행사들을 우주로 보낼 수 있는 유일한 상업적 우주 비행 회사이다.

스페이스X 창업자 일론 머스크

스페이스X는 남아프리카 출신의 사업가이자 기업가인 머스크가 설립했다. 뉴욕타임스(NYT)는 머스크가 30세 때인 1999년 3억 700만 달러에 매각한 Zip2와 2002년 이베이가 15억 달러에 매입한 페이팔 등 두 개의 성공적인 회사를 팔아 초기 재산을 벌었다고 보도했다. 머스크는 그의 다음 주요 사업이 민간 자금을 지원하는 우주 회사가 될 것이라고 결정했다.

처음에 머스크는 화성 오아시스라고 불리는 온실을 붉은 행성으로 보내는 아이디어를 가지고 있었다. 그의 목표는 화성에 과학 기지를 제공하는 동시에 탐사에 대한 대중의 관심을 높이는 것이었다. 그러나 그 비용은 결국 너무 높았고, 대신, 머스크는 현재 캘리포니아의 로스앤젤레스 교외 호손에 기반을 둔 스페이스X라고 불리는 우주 비행 회사를 시작했다.

그는 스페이스X를 운영하기 위해 알려진 재산의 3분의 1인 1억 달러를 썼다. 그가 성공할 것인가에 대한 회의적인 시각이 있었고, 이것은 스페이스X의 첫 해까지 지속되었다.

개인적으로 우주선 위에서 18개월을 고생스럽게 일하며 보낸 후, 스페이스X는 2006년 드래곤이라는 이름의 우주선을 공개했다. 전하는 바에 따르면 머스크는 1960년대 포크 그룹 피터, 폴, 메리의 노래인 "퍼프, 마법의 용"의 이름을 따서 우주선의 이름을 지었다고 한다. 그는 비평가들이 그의 우주 비행 목표가 불가능하다고 생각했기 때문에 이 이름을 선택했다고 말했다.

 

스페이스X의 설립자이자 CEO인 일론 머스크와 스페이스X 팀은 2020년 5월 30일 국제 우주 정거장에 대한 회사의 데모-2 임무 발사에 이어 NASA의 케네디 우주 센터에서 마이크 펜스 부통령에 의해 인정을 받았다. (Image credit: NASA/Bill Ingalls)

스페이스X의 첫 로켓: 팰컨 1

머스크는 스페이스X를 시작할 때 이미 경험이 풍부한 사업가였고, 더 자주, 더 신뢰할 수 있는 발사가 탐사 비용을 낮출 것이라고 굳게 믿었다. 그래서, 그는 로켓의 초기 개발에 자금을 댈 수 있는 안정적인 고객인 나사를 찾았다. (후에, 그는 고객 기반을 다양화하기 위해 다양한 분야의 발사 고객들에게 구애했다.) 이와 같이, 스페이스X에 대한 그의 목표는 그것을 개인적으로 만들어서 궤도로 올리기 위한 첫 번째 액체 연료 부스터를 개발하는 것이었고, 그는 이것을 팰컨 1이라고 불렀다.

그 회사는 궤도에 오르는 과정에서 가파른 학습 곡선을 경험했다. 팰컨 1호를 성공적으로 비행시키기 위해 네 번의 시도가 필요했는데, 이전의 시도들은 연료 누출과 로켓 단계간 충돌과 같은 문제들로 인해 실패했다. 하지만 결국, 팰컨 1호는 두 번의 성공적인 비행을 했다: 2008년 9월 28일과 2009년 7월 14일. 2009년 발사로 말레이시아의 라작샛 위성을 궤도에 진입시켰다.

 

2006년 스페이스X는 국제우주정거장에 화물을 상업적으로 운송할 수 있는 시스템 개발에 박차를 가하기 위해 만들어진 NASA의 상업용 궤도 운송 서비스(COTS) 시연 프로그램에 따라 NASA로부터 2억 7800만 달러를 받았다. 몇 가지 이정표가 추가되면서 총 계약 금액은 3억 9600만 달러로 증가했다. 스페이스X는 로켓플레인 키슬러(RpK)와 함께 프로그램에 선정됐지만, RpK가 요구하는 이정표를 충족하지 못해 일부만 지급한 채 계약이 종료됐다.

COTS 프로그램의 초기 단계에서 여러 회사가 자금 지원 계약에 참여했다. 2008년, NASA는 상업적 재공급 서비스에 대한 두 개의 계약을 체결했다. 스페이스X는 12편(16억 달러 상당), 오비탈 사이언스 코퍼레이션(현 오비탈 ATK)은 8편(19억 달러 상당)의 계약을 체결했다.

 

팰컨 1호는 태평양 마셜 제도의 콰잘린 환초에 있는 오믈렉 섬에서 발사된다.(Image credit: SpaceX)

더 나은 로켓: 팰컨 9, 팰컨 헤비

스페이스X 함대의 일하는 로켓은 팰컨 9이며, 그 특징 중 하나는 재사용 가능성이다. 팰컨 9는 팰컨 1의 1,480 lbs((670 kg) 용량에 비해 지구 저궤도에 28,991 lbs (13,150 kg)의 훨씬 많은 화물을 적재한다.  

첫 번째 팰컨 9 부스터 착륙은 2015년 12월 21일에 이루어졌고, 스페이스X는 이제 당연하게도 부스터를 회수할 수 있도록 하기 위해 노력하고 있다. 그들은 일반적으로 발사대 근처에 있는 로봇 드론 선박에 착륙한다. 많은 팰컨 9 부스터들은 발사 비용을 줄이기 위해 여러 번 사용되었다.

 

팰컨 헤비로 알려진 더 강력한 로켓이 2018년 2월 6일에 첫 선을 보였으며, 거의 모든 주요 이정표를 충족시켰다. 팰컨 헤비는 테슬라 로드스터(머스크가 소유한 또 다른 회사인 테슬라가 만든 전기차)와 스타맨이라는 별명을 가진 우주복 마네킹을 싣고 궤도로 성공적으로 날아갔다. 스페이스X는 발사와 로드스터의 우주에서의 첫 몇 시간 동안의 라이브 스트림으로 전 세계의 관심을 끌었다.

두 로켓 추진체는 예상대로 케네디 우주 센터 근처에 성공적으로 착륙했지만, 핵심 추진체는 너무 빠른 시속 480 킬로미터의 속도로 바다에 부딪혔고, 그 충격에서 견뎌내지 못했다. 그리고 나서 팰컨 헤비는 우주에서 엔진 연소를 수행했고, 로드스터는 적어도 화성 궤도까지 도달할 것으로 예상된다.

 

2019년 4월, NASA 우주비행사들을 우주로 데려오기 위한 드래곤 우주선의 시험이 지상에 있는 동안 오작동을 겪으면서 스페이스X는 차질을 빚었다. 이것은 플로리다 케이프 커내버럴 주변에서 수 마일에 걸쳐 볼 수 있는 연기 기둥을 만들었다. 그 사건으로 인해 사람들을 국제 우주 정거장으로 데려오는 회사의 미션 일정이 지연되었다. 그럼에도 불구하고, 회사는 회복되었고 2020년 첫 승무원 임무 이후 거의 문제 없이 사람들을 궤도에 올려놓고 있다.

스페이스X 드래곤: ISS 화물 임무

스페이스X의 다음이자 가장 중요한 이정표는 우주정거장으로의 화물 배송이었다. 2012년 5월, 드래곤은 팰컨 9 로켓을 타고 COTS 프로그램을 위한 시험 비행으로 우주 정거장에 첫 화물을 배달했다. 엔진 문제 때문에 발사가 며칠 연기되었지만, 로켓은 다음 시도에서 안전하게 발사되었다. 

우주 비행 관찰자들은 화물 우주선을 ISS에 보내는 스페이스X의 능력을 칭찬했다. 민간 우주 비행은 1980년대와 1990년대에 우주 정거장이 개발되었을 때 고려되지도 않았다.

스페이스X는 2012년 10월에 우주 정거장으로의 첫 상용 비행을 완료했다. 그 비행은 대부분의 목적을 달성했지만, 발사 중 부분적인 로켓 실패를 경험했다. 그 실패는 위성 Orbcomm-OG2를 비정상적으로 낮은 궤에 좌초시키는 결과를 낳았고, 이것은 임무의 실패로 이어졌다. 

즉, 드래곤 우주선의 첫 번째 버전은 2020년까지 우주 정거장으로 가는 20개의 비행을 했고, 그중 한 개를 제외(CRS-7, 2015년 6월)한 모든 비행이 성공적으로 도착했다. CRS-7은 로켓 이상으로 인해 분실되었고 스페이스X는 그다음인 2016년 4월 8일에 성공적으로 발사되기 전에 재설계를 했고, 이는 팽창식 빅로우 확장 가능 활동 모듈(BEAM, Bigelow Expandable Activity Module)을 우주로 가져왔다. 

2020년 12월에 새로운 버전의 드래곤 화물기가 비행을 시작했고, 2022년 중반 현재까지 계획된 5개의 임무를 모두 성공적으로 수행했다.

승무원이 탑승하여 ISS로 발사

스페이스X는 크루 드래곤을 우주로 날리기 전에 몇 가지 프로토타입을 개발했다. 드래곤플라이(DragonFly)라는 이름의 한 세트는 플로리다의 케이프 커내버럴 공군 시설(현 케이프 커내버럴 우주 기지)에서 패드 어보트 테스트*를 수행했고, 텍사스의 맥그리거에 있는 스페이스X 로켓 개발 및 테스트 시설에서 테더링 호버 테스트**를 수행했다.

* 패드 어보트 테스트-1(Pad Abort Test-1, 약칭 PAT-1, 비상 탈출 로켓 시험 1)은 미국의 아폴로 계획에 의해 최초로 행해진, 비상시에 우주비행사가 탈출하기 위한 비상 탈출 로켓의 발사 실험이다.(위키백과)
** 줄에 매여 공중을 맴도는 테스트

그 회사는 또한 우주 비행에 앞서 주요 시스템을 시험하기 위해 압력 용기 자격 모듈과 환경 제어 및 생명 유지 시스템 모듈을 사용했다. 2019년 3월 2일, 최초로 우주로 날아간 크루 드래곤은 우주에서 8일간의 시간을 보낸 후 성공적으로 ISS로 날아간 크루 데모-1을 완성했다. 그 비행한 크루 드래곤 우주선은 중지 시스템을 평가하기 위한 별도의 테스트 동안 비행 후 예상치 못하게 파괴되었다.

 

2020년 5월 30일, 우주비행사 밥 벤켄과 더그 헐리를 국제우주정거장으로 안전하게 인도하기 위해 최초의 유인 시험 비행인 데모-2를 발사했다. 이 회사가 새로 제작한 엔데버 스페이스X 크루 드래곤 우주선을 타고, 두 사람은 2020년 8월 2일 지구로 안전하게 돌아왔다.

2020년 11월 15일, 최초의 성공적인 작전 비행인 Crew-2는 Falcon 9 로켓을 사용하여 우주비행사들이 COVID-19 팬데믹에 대한 지속적인 노력을 기리기 위해 "Resilience(회복)"라고 이름 붙인 Crew Dragon 우주선을 타고 4명의 우주비행사들을 ISS로 안전하게 발사했다.

 

현재 스페이스X는 데모-2, 크루-1, 크루-2, 크루-3, 크루-4에 4명의 우주인(NASA 및 국제 우주인)을 ISS에 보냈다. 2022년에 1개의 미션인 크루-5가 추가로 계획되어 있으며, 현재 계약에는 우주정거장의 필요에 따라 더 많은 미션을 주문할 수 있는 여지가 있다.

스페이스X의 사례를 돕는 것은 보잉 스타라이너 우주선을 개발하는 데 있어 지속적인 문제였지만, 보잉은 시험이 계획대로 진행된다면 2023년에 우주인을 발사하는 것을 목표로 2022년에 두 번째 무인 시험 비행을 할 계획이다.

 

NASA의 SpaceX Crew-4 미션 우주비행사에는 (왼쪽부터) NASA 우주비행사 밥 하인스, ESA 우주비행사 사만다 크리스토포레티, NASA 우주비행사 제시카 왓킨스와 킬 린드그렌이 포함되어 있다. (Image credit: NASA)

스타쉽(STARSHIP)

우주선은 머스크가 화성으로 향하려는 최종적인 계획의 핵심이다. NASA는 2025년까지 달에 아르테미스 우주비행사를 보내는 것이 NASA 착륙선의 선택이라고 밝혔다. (NASA의 선택은 NASA가 자금 부족을 이유로 여러 공급업체에 대한 독점 공급 계약으로 전환한 후 블루 오리진의 법적 항의를 극복해야 했지만, 2022년에 또 다른 요청이 약속되었다.)

테스트 프로그램은 2019년과 2020년에 일련의 테더링(줄에 매) 및 테더링 되지 않은 비행 테스트를 수행한 스타호퍼로 알려진 소형 차량으로 시작되었다. 그 후 스페이스X는 2020년 8월 SN5의 조심스러운 홉 테스트를 시작으로 일련의 스타쉽 차량을 고공 비행에서 테스트하기 시작했다. 이 프로그램의 가장 큰 도전 중 하나는 공중에서 플립 기동*을 실행하는 것이었고, SN15(스타쉽)가 착륙하면서 폭발로 인한 여러 번의 실패 후 2021년 5월 5일 연착륙을 달성하였다.

* 발사할 때와 같은 자세로 착륙하기 위해 로켓을 기동하는 것

 

스타쉽은 추진제 탱크에 약 3.6톤의 액체 산소와 메탄을 저장하는 230피트 (70미터) 높이의 부스터인 슈퍼 헤비를 타고 궤도와 깊은 우주로 발사하도록 설계되었다. 스페이스X의 모든 부스터들처럼, 슈퍼 헤비는 재사용될 계획이다. 그것은 부스터의 하강을 제어하는 데 도움이 되는 4개의 그리드 핀을 특징으로 할 것이다. 

슈퍼 헤비(부스터)와 스타쉽은 2021년 8월에 처음으로 발사대에 올려졌고, 높이는 395피트(120m)였다. 그것은 나사의 거대한 새턴 V 달 로켓보다 30피트(9m) 이상 더 높다. 

이 스타쉽-슈퍼헤비 버전은 미국 텍사스주 보카치카에 위치한 스페이스X의 발사 시설에 대한 환경 검토가 지연되어 2022년에 궤도 테스트를 수행할 예정이다.

 

스페이스X의 스타쉽은 2021년 8월 재사용 가능한 새로운 거대 로켓의 시험 중 처음으로 슈퍼 헤비 꼭대기에 세워졌다. (Image credit: SpaceX)

상업용: AXIOM SPACE, Inspiration4, 폴라리스 프로그램, 디어문

스페이스X는 우주 정거장으로의 크루 드래곤 미션을 성공적으로 수행하여 다른 회사들의 미션을 끌어 모았는데, 이들은 비슷한 우주선을 사용하여 고(高)지구 궤도 미션, ISS 미션, 그리고 어떤 경우에는 유인 달 미션을 수행했다.

비전문가들이 사용한 최초의 크루 드래곤 우주선은 인스피레이션 4호를 우주로 날린 우주선이었다. 네 명의 사람들이 세인트루이스를 위한 기금과 인식을 모으기 위한 임무를 위해 궤도에 올랐다. 멤피스에 있는 주드 어린이 연구 병원이다. 승무원들은 ISS에 도달할 필요가 없었기 때문에 도킹 메커니즘 대신 큰 큐폴라 창을 가진 크루 드래곤의 변형을 사용했다.

 

Inspiration 4의 성공은 4개의 좌석에 돈을 지불한 억만장자인 Jared Isaacman에게 영감을 주어 그만의 개인적인 우주 프로그램을 시작하게 했다. 폴라리스 프로그램이라고 불리는, 그것은 우주에서 자선 활동과 연구 목적을 위한 일련의 임무를 수행할 것입니다. 아이작먼은 세 가지 임무에 모두 참여할 것으로 예상된다. 첫 번째 임무인 폴라리스 던은 2022년 말에 비행할 예정이다.

또 다른 회사인 Axiom Space는 SpaceX Crew Dragons를 사용하여 ISS에 대한 장기간의 연구 중심 임무를 수행할 계획이다. Ax-1은 2022년 4월에 10일간의 임무를 수행했다. Axiom의 매니페스트는 회사가 ISS에 영화 스튜디오도 허용하는 연구 모듈을 출시할 것을 요구한다.

 

달 탐사는 앞으로 더 진행될 것으로 보인다. 2018년 머스크는 일본 전자상거래 대기업 조조의 예술가이자 억만장자인 마에자와 유사쿠와 소수의 예술가들이 2020년대에 달 주위를 도는 여행을 시작할 것이라고 발표했다. 스페이스X는 마에자와가 그 여행에 얼마를 지불했는지는 공개하지 않았다. 그 미션은 친애하는 문(DearMoon)이라고 불리고 마에자와는 여행을 위한 예술적인 성향을 가진 승무원들을 찾고 있다.

 

통신 확인 전에 엔데버호에서 안전띠를 매고 있는 Ax-1의 4명의 우주비행사들. (Image credit: Axiom Space)

스타링크 확대 및 논란

2019년 머스크와 스페이스X는 원격지에 대한 신뢰할 수 있는 인터넷 접속을 제공하기 위해 지구 궤도에 12,000개의 작은 인공위성을 배치하려는 회사의 계획을 두고 천문학 분야에 논란에 불을 붙였다. 지금까지, 이 스타링크 위성들 중 60('22.12월 3,600여 개 수준) 개만이 발사되었지만, 천문학자들의 망원경으로 밤하늘을 관찰할 때 이미 보기 흉한 흔적을 남겼다. 많은 연구원들은 위성의 증가가 중요한 데이터 수집 기업에 문제를 일으킬 것이라고 우려한다.

스페이스X는 스타링크 위성의 다음 라운드에서 반사율이 낮아져 밤하늘에 덜 눈에 띄게 할 수 있는 특별한 코팅을 시험하고 있다. 그럼에도 불구하고, 천문학자들은 망원경 이미지의 침입 가능성에 대해 계속해서 경보를 울리고 있다. 광시야 영상과 새벽과 해질녘 영상은 위성 줄무늬의 영향을 특히 많이 받는 것으로 보인다.

 

스페이스X가 천문학계와 대화를 나누는 동안, 스타링크가 관측에 미치는 영향을 보여주는 연구가 계속되고 있다. 예를 들어, Astrophysical Journal의 2022년 연구 논문은 스페이스X가 더 많은 위성을 배치함에 따라 넓은 영역의 Zwicky Transient Facility*의 이미지가 시간에 따라 더 많은 영향을 받고 있음을 보여주었다.

* Zwicky Transient Facility는 미국 캘리포니아 팔로마 천문대의 새뮤얼 오스친 망원경에 부착된 새로운 카메라를 이용한 광시야 하늘 천문 관측이다. 

NASA는 또한 2022년에 스타링크 인터넷 위성 3만 개를 더 궤도에 올려놓자는 제안이 지상 관측에 영향을 미칠 뿐만 아니라 머리 위를 지나가는 위성의 수 때문에 발사 창을 방해할 수도 있다고 언급하면서 스타링크에 대한 우려를 제기했다. 스페이스X는 가능한 한 위험을 줄이기 위한 자동화 기능을 갖추고 있다고 밝혔지만, 우주 쓰레기 충돌 위험이 증가하는 것도 기관에 의해 언급되었다.

 

세로 톨롤로 미주간 천문대의 사진은 스타링크 위성이 남긴 줄무늬를 보여준다. (Image credit: NSF's National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/CTIO/AURA/DELVE)

화성 등에 대한 SPACE의 미래 계획

스페이스X는 민간 부문, 군사 및 비정부 기관의 고객을 보유하고 있으며, 이들은 회사에 비용을 지불하여 우주로 화물을 발사한다. 비록 스페이스X가 발사 서비스로 돈을 벌지만, 그 회사는 또한 미래의 우주 탐사를 위한 기술을 개발하는 데 초점을 맞추고 있다. 

그리고 화성으로 날아가는 머스크의 꿈은 흔들리지 않는다. 2011년, 그는 샌디에이고에 있는 미국 항공 우주 연구소의 대표들에게 10년에서 15년 안에 사람들을 화성으로 데려갈 계획이라고 말했다. 3년 후, 국제 우주 개발 회의에서, 그는 재사용 가능한 로켓이 붉은 행성에 도달하는 단계가 될 것이라고 말했다.

 

당시 머스크는 "스페이스X가 만들어진 이유는 로켓 기술 개발을 가속화하기 위한 것이었고, 모두 화성에 자립적이고 영구적인 기지를 설립하기 위한 목적이었다"라고 말했다. "그리고 저는 우리가 그 방향으로 약간의 진전을 이루고 있다고 생각합니다. 제가 원하는 만큼 빠르지는 않습니다."

2016년, 머스크는 화성 운송에 대한 그의 기술 계획을 공개했는데, 이것은 향후 50년에서 100년 사이에 자생적인 붉은 행성 식민지를 만들려는 그의 계획의 일부이다. 행성 간 운송 시스템은, 로켓이라고 불리는, 본질적으로 팰컨 9의 더 큰 버전(스타쉽)이다. 그러나 이 우주선은 한 번에 적어도 100명을 태울 예정이기 때문에 드래곤보다 꽤 클 것이다. (ISS용 유인 우주선은 평균 4명을 태울 것으로 예상된다.)

 

화성은 오랫동안 스페이스X와 억만장자 CEO 일론 머스크의 목표였다. 머스크는 그의 목표가 인류를 두 개의 행성 종으로 만드는 것이라고 여러 번 말했다. 한 예술가가 화성에 있는 스페이스X 크루 드래곤을 묘사한 것이다. (Image credit: SpaceX)

머스크는 2017년 자신의 발표에 이어 인구 100만 명의 미래 레드 플래닛 도시를 설명하는 논문을 발표하고 ITS가 화물과 사람을 운송하는 방법에 대해 더 자세히 설명했다.

머스크는 2017년 9월 호주에서 한 연설에서 화성 계획을 업데이트했다. 그는 강연 중에 ITS에 대해 언급하지 않고 대신에 빅 팰컨 로켓(BFR)이라고 불리는 시스템에 대해 이야기했다. BFR이 실을 우주선은 높이 157.5피트(48m)에 승객을 위한 40개의 선실이 있으며 100명을 수용할 수 있을 것으로 보인다.

머스크는 2019년 9월에 자신의 화성 계획에 대한 업데이트를 다시 한번 공개했는데, 첫 번째 BFR을 스타쉽 Mk1로 이름을 바꾸고 외부 코팅을 비싼 탄소 섬유에서 스테인리스 스틸로 변경했다. 보카 치카 마을 근처에 있는 스페이스X의 사우스 텍사스 시설에서 빛나고 공상과학(SF)처럼 보이는 우주선이 조립되는 사진이 인터넷에 떠돌았다.

 

스타쉽은 머스크의 화성 계획에 계속 등장한다. 2022년 2월 업데이트에서 머스크는 최대 150톤의 탑재체를 궤도로 보내는 임무에서 6~8시간마다 한 대의 스타쉽 로켓과 한 시간마다 한 대의 슈퍼 헤비 로켓의 발사 속도에 도달하는 것이 가능할 수도 있다고 말했다. 머스크는 "이처럼 높은 발사율은 비용을 절감할 것으로 예상돼 화성 정착이 재정적으로 더 실현 가능할 것으로 보인다"라고 말했다.

 

ref. https://www.space.com/18853-spacex.html