스페이스X는 스타쉽의 200번째 업그레이드된 랩터 엔진을 출하한다.

스페이스X는 200번째 팰컨 상부 스테이지와 멀린(Merlin) 진공 엔진의 완성을 공개한 지 하루 만에 최근 스타쉽(Starship)의 200호 업그레이드 랩터(Raptor) 엔진도 제작했다고 밝혔다.

스타쉽과 랩터는 아직 궤도에 오르지 못했으며, 팰컨 상단 스테이지와 MVac(Merlin Vacuum)의 신뢰성 확보와 확립된 성공의 겉모습을 지워 없애는데 몇 년이 걸릴 것으로 보인다. 하지만 MVac에 비해 랩터는 더 복잡하고 효율적이며 두 배 이상 강력하며 훨씬 더 많은 스트레스를 경험하고 세 배나 젊다.

그리고 랩터 2는 엔진의 첫 번째 버전이 아니다. 스페이스X가 첫 번째 랩터 2 프로토타입을 출하하기 전에, 스페이스X는 2018년 2월부터 2021년 7월까지 본격적인 시험을 시작하는 사이에 랩터 1 엔진을 100대 생산했다. 랩터 2가 이어받은 2021년 말이나 2022년 초에는 랩터 1 엔진의 총 생산 대수가 125개에서 150개에 이를 것으로 추정되며, 이는 스페이스X 랩터 2의 야망에 비교가 안 되는 인상적인 수치이다.

 

처음부터 랩터 2의 목적은 미래에 랩터를 더 쉽고, 더 빠르고, 더 저렴하게 만드는 것이었다. 궁극적인 목표는 결국 랩터 2의 생산 비용을 추력 톤당 1000달러, 즉 랩터 2의 현재 목표가 추력 230톤(~51만파운드)이므로 23만 달러로 줄이는 것이다. 2019년 중반, 머스크는 랩터 1의 초기 프로토타입이 185톤의 추력(톤당 약 11,000달러)에 200만 달러 이상의 비용이 든다고 보고했다. 그것이 눈에 띄게 변했는지는 확실하지 않다.

이에 대응하여 스페이스X는 랩터 2를 가능한 한 단순하게 만들기 위해 노력했고, 1차, 2차, 3차 배관의 미로를 상당 부분 제거했다. 2022년 일론 머스크 CEO는 스페이스X가 랩터 2의 주 연소실을 위한 복잡한 횃불 점화장치까지 제거했다고 확인했다. 이런 모든 단순화를 통해 랩터 2를 이론적으로 훨씬 더 쉽게 만들 수 있었고, 스페이스X의 생산 수치는 그 이론을 확인하는 것 이상을 증명했다. 이러한 단순화에도 불구하고 스페이스X는 랩터 1의 1%의 효율만 희생시켜 랩터 2의 추진력을 25%까지 끌어올릴 수 있었다.

 

마지막 랩터 1s 대 첫 랩터 2s 중 하나 (SpaceX)

스페이스X는 2018년 2월 첫 납품을 시작으로 약 36개월 만에 랩터 1 엔진 100개를 생산했다. 스페이스X는 랩터 2의 제작 초기 11개월에서 12개월 동안 200개의 엔진을 공급했다. 이는 평균 처리량의 최소 6배에 해당하지만 실제 수치는 훨씬 더 높다. 2019년 6월, 머스크는 스페이스X가 "올해 말까지 12시간마다 랩터 엔진 1개씩 만드는 것을 목표로 하고 있다"라고 밝혔다. 보통 그렇듯이, 그 생산속도가 실현되기까지는 훨씬 더 오랜 시간이 걸렸다. 그러나 2022년 10월, NASA의 아르테미스 프로그램 고위 관계자는 스페이스X가 최근 일주일 동안 지속적으로 랩터 2 엔진을 하루에 1개씩 생산하는 성과를 달성했다고 밝혔다.

랩터를 궤도급 로켓 엔진 중 역사상 가장 빠르게 생산되는 로켓이 되는 수준까지의 그러한 높은 속도가 필요한 것은 스페이스X의 차세대 스타쉽 로켓이 엄청난 양의 엔진을 필요로 하기 때문이다. 스타쉽 상단은 현재 해수면(해발 0) 고도에 최적화된 랩터 3대와 진공에 최적화된 랩터 3대가 필요하며 스페이스X는 이를 총 9개의 엔진으로 늘릴 계획이다. 스타쉽의 슈퍼 헤비 부스터에는 33개의 해수면 랩터가 장착되어 있다.

 

부스터 7과 스타쉽 24의 39대의 랩터 한 세트 (SpaceX)

스타쉽과 슈퍼헤비의 궤도급 버전은 성공적인 회수나 재사용을 증명하기는커녕, 비행한 적도 없다. 따라서 스페이스X는 모든 궤도 시험 비행이 39대의 랩터를 소모할 것이라는 가정 하에 운영되어야 한다. 슈퍼 헤비 부스터나 스타쉽의 재사용이 가능해져서 랩터 수요에서 상당한 부담을 덜게 된 후에도 스페이스X는 수백, 심지어 수천 개의 스타쉽 함대 및 그에 따른 비슷하게 엄청난 수의 부스터를 제조하고 싶어 한다. 그 거대한 함대에 장착하기 위해, 스페이스X는 한 번도 시도되지 않은 규모의 궤도급 랩터 엔진을 대량 생산해야 할 것이다.

그러나 스페이스X가 그 거대한 함대를 만들 수 있는 위치에 오르기까지는 10년 혹은 그 이상이 걸릴 것이다. 스페이스X가 이미 만들고 있는 랩터 2 엔진이 적당히 신뢰할 수 있고 재사용 가능하며, 스타쉽과 슈퍼 헤비 부스터를 재사용을 시작하기까지 데 5-10회 이상의 궤도 시험 비행이 필요하지 않다면, 하루에 한 개의 엔진 생산율은 다음 몇 년의 현실적인 엔진 수요를 지원하기에 충분할 것이다.

스페이스X의 첫 번째 궤도 발사 시도는 빠르면 2022년 12월에 이루어질 수 있지만, 2023년 1분기에는 더 가능성이 있다. 스페이스X는 현재 텍사스주 스타베이스 시설에서 연간 최대 5회의 스타쉽 궤도 발사에 대한 허가를 받고 있으며 6-12개월 동안 여러 차례 연속 시험 비행을 통해 이를 최대한 활용하려고 할 것으로 보인다.

 

스타쉽 24의 부스터 7 랩터 엔진의 정적 연소 시험

ref. https://www.teslarati.com/spacex-starship-200th-upgraded-raptor-engine/

 

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