[심층기획] 스타십 플라이트 13, 재사용 우주선의 문턱을 넘다

지난 7월 24일 저녁(현지시간), 미국 텍사스주 스타베이스에서 스페이스X의 스타십과 슈퍼헤비 부스터가 열세 번째 시험비행에 나섰다. 이번 발사는 지난 6월 스페이스X가 기업공개(IPO)를 마친 뒤 처음으로 시도하는 스타십 시험비행이라는 점에서 이미 상장 이후 주가 흐름과 함께 시장의 시선이 쏠려 있었고, 직원들 사이에서는 "럭키 13"이라는 별칭으로 불리며 발사 전부터 화제를 모았다. 결과적으로 이 비행은 부스터의 완벽한 연착수와 스타링크 신형 위성의 궤도 배치까지 이어지며, 스타십 개발 프로그램에서 손에 꼽히는 성공적인 시험비행으로 기록됐다.

그러나 이번 성공까지 가는 길은 순탄치 않았다. 애초 스페이스X는 7월 16일 첫 발사를 시도했는데, 카운트다운이 0초에 도달한 순간 33개의 랩터 엔진 가운데 4개가 점화되지 않으면서 발사가 자동으로 중단됐다. 일론 머스크는 이 상황이 자동 중단 시스템을 촉발시켰다고 설명했고, 이후 미 연방항공청(FAA)이 의무화한 사고 조사에서는 부스터 추진계통의 열 손상과 잘못 설정된 엔진 경보 시스템이 원인으로 지목됐다. 특히 습기로 인해 최소 4개 엔진이 정상적으로 점화되지 못한 것으로 파악되면서, 스페이스X는 엔진 6기를 통째로 교체하고 재점화 신뢰성을 높이는 하드웨어 개선과 함께 다중 엔진 비행 환경에 맞춰 경보·중단 로직까지 손보는 작업에 들어갔다. 일주일 남짓한 시간 동안 이런 대대적인 정비를 마치고 재도전에 나선 것 자체가, 스타십 프로그램이 얼마나 빠른 반복 개발 주기로 돌아가는지를 보여주는 장면이었다.

두 차례 발사가 중단된 끝에 7월 24일 세 번째 시도에서 슈퍼헤비 부스터 B20은 33개의 랩터3 엔진을 모두 정상적으로 점화시키며 이륙에 성공했다. 이륙 약 6분 뒤 부스터는 멕시코만 해상에 제어된 상태로 연착수했고, 상단부인 스타십 S40은 계속 비행을 이어가며 발사 약 18분 만에 20기의 신형 스타링크 V3 위성을 궤도에 배치하는 데 성공했다. 이는 그동안 질량 모사체만 실어 나르던 이전 시험비행들과 달리, 스타십이 실제 운용 위성을 배치한 첫 사례라는 점에서 각별한 의미를 지닌다. 스타링크 V3는 다운링크 1테라비트, 업링크 160기가비트급 용량을 지원하도록 설계돼 기존 세대보다 다운링크 기준 10배, 업링크 기준 22배 늘어난 통신 용량을 제공하며, 위성마다 400기가비트급 레이저 통신 장비를 6개씩 탑재해 위성 간 대용량 데이터 전송이 가능하다. 문제는 이 위성들의 덩치가 워낙 커서, 주력 발사체인 팰컨9로는 애초에 실어 나를 수 없고 오직 스타십만이 이를 감당할 수 있는 적재 공간을 갖췄다는 점이다. 즉 이번 비행의 성공은 곧 스타링크 차세대망 확장 계획 전체가 스타십의 신뢰성에 달려 있다는 것을 재확인시켜준 셈이다.

기체 자체의 변화도 눈에 띈다. 이번에 비행한 스타십 V3는 이전 V2 세대보다 전체 높이가 약 1.5m 늘어난 124m에 달하고, 부스터와 상단부 모두 새로운 랩터3 엔진으로 교체됐다. 랩터2가 해수면 기준 약 7400톤포스의 추력을 냈다면 랩터3는 9200톤포스를 넘어서며, 33개 엔진을 갖춘 슈퍼헤비 부스터 전체로는 1800만 파운드에 이르는 추력을 낸다. 부스터의 추진제 탑재량도 3650톤에서 4050톤으로, 상단부는 1500톤에서 1600톤으로 늘어나 더 무거운 화물을 더 공격적인 비행 프로파일로 실어 나를 수 있는 여력을 확보했다. 착륙탑에서 부스터를 붙잡는 데 쓰이는 그리드핀은 개수를 4개에서 3개로 줄이는 대신 각 핀의 크기를 50% 키우고 구조를 강화해 '캐치' 동작의 안정성을 높였고, 상단부 엔진 점화 시 부스터 연료탱크 상단이 직접 노출되는 핫스테이징 구조도 비구조적 강철층과 탱크 내부 압력만으로 견디도록 재설계해 기존의 무겁고 일회성이던 단간 보호구조를 없앴다.

머스크는 이날 "V3 설계가 완전한 재사용성을 달성할 것이라고 매우 확신한다"고 밝혔는데, 이번 비행에서 부스터가 두 차례 연속으로 손상 없이 바다에 안착한 점은 이 자신감을 뒷받침하는 근거로 언급되고 있다. 매 비행마다 기체를 온전한 상태로 회수해 정밀하게 분석할 수 있게 되면 그만큼 다음 설계 개선에 필요한 데이터를 더 빠르게 축적할 수 있고, 이는 결국 신속한 기체 재사용이라는 스타십 프로그램의 근본 목표에 한 걸음 다가서는 일이기도 하다.

이번 비행이 갖는 의미는 스타링크 사업이나 재사용성 검증에만 머무르지 않는다. 스타십은 NASA 아르테미스 계획의 유인 달 착륙선으로 채택된 두 개 착륙 시스템 가운데 하나이며, 장기적으로는 화성 탐사를 향한 스페이스X의 청사진에서 핵심 운송 수단으로 설계돼 있다. 다음 차례인 플라이트 14는 9월 스타베이스에서 시도될 예정으로, 스타십 최초의 완전한 궤도비행과 함께 상단부를 발사탑으로 회수하는 '캐치' 시도가 처음으로 이뤄질 가능성이 거론되고 있다. 이후에는 궤도상에서 추진제를 옮겨 싣는 시연 비행도 계획돼 있어, 스타십이 단순한 시험발사체를 넘어 실제 화물·인원 수송체계로 자리잡기까지는 아직 몇 단계의 검증이 더 필요하다. 다만 이번 플라이트 13이 보여준 것은, 발사 직전 중대한 이상이 발견되더라도 원인을 규명하고 하드웨어를 고쳐 일주일 남짓 만에 재도전할 수 있는 개발 체계 그 자체이며, 이는 앞으로 남은 과제들을 얼마나 빠르게 풀어나갈 수 있을지를 가늠하는 잣대가 될 것으로 보인다.

자료: Space.com, CNN, Spaceflight Now, SpaceNews, Payload Space, teslarati.com 등 보도 종합 (2026년 7월)