스페이스 X, 스타쉽 프로그램

* 오디오 리뷰

 

 

 

 

 

- 지난 주 스페이스X의 9차 스타쉽 위성 발사가 있었습니다. 인간의 화성거주라는 큰 목표를 가지고 끊임없이 도전하는 스페이스 X.

15초간의 성공과 그 후 자세제어 실패와 연료누수로 인해 절반의 성공으로 마쳤지만 우리의 기대는 앨런머스크의 목표와 일치함에는 이견이 없으며 응원의 박수를 보냅니다. 

 

 

I. 요약

스페이스X의 스타십 프로그램은 인류를 다행성 종족으로 만들고 우주 접근 방식을 근본적으로 바꾸려는 일론 머스크의 야심찬 비전을 담고 있다. 역사상 가장 크고 강력한 발사체로 설계된 스타십은 완전 재사용을 목표로 하며, 이는 화성 유인 탐사 및 식민지 건설, 달 탐사 지원, 지구 내 초고속 운송 등 혁명적인 목표 달성의 핵심이다.

 

 2025년 5월 27일(미국 현지 시간) 실시된 스타십의 제9차 통합 시험 비행(IFT-9)은 이러한 반복적 개발 과정에서 중요한 단계였으나, 부분적 성공과 함께 몇 가지 주요 실패를 경험했다. 이번 비행의 주요 목표에는 처음으로 재사용되는 슈퍼 헤비 부스터의 성능 검증, 스타십 우주선의 위성 모사체 방출 시도, 우주 공간에서의 랩터 엔진 재점화 시험 등이 포함되었다. 그러나 슈퍼 헤비 부스터의 착륙 연소 실패, 위성 모사체 방출을 위한 페이로드 도어 개방 실패, 그리고 스타십의 자세 제어 문제로 인한 엔진 재점화 시험 취소 등은 프로그램이 해결해야 할 과제가 여전히 많음을 시사했다.

 

 그럼에도 불구하고 스타십 프로그램의 궁극적인 목표는 변함이 없다. 화성을 인류의 두 번째 보금자리로 만들고, NASA의 아르테미스 달 탐사 프로그램을 지원하며, 나아가 지구 내 지점 간 이동 시간을 획기적으로 단축하는 것이다. 스페이스X는 "빨리 실패하고, 빨리 배운다(fail fast, learn fast)"는 독특한 개발 철학을 바탕으로 기술적, 규제적 난관들을 헤쳐나가고 있으며, IFT-9의 결과는 이러한 과정의 한 단면을 보여준다.

 

II. 서론: 스타십의 담대한 비전

스페이스X와 창립자 일론 머스크가 스타십 프로그램을 통해 추구하는 목표는 단순한 우주선 개발을 넘어선다. 이는 인류를 다행성 종족으로 만들고, 궁극적으로 화성에 자립 가능한 문명을 건설하겠다는 담대한 비전의 실현 수단이다. 머스크가 종종 "화성을 점령하라(Occupy Mars)"라는 문구가 적힌 티셔츠를 입고 등장하는 것은 이러한 목표를 상징적으로 보여준다.

 

 스타십은 로켓 공학의 패러다임 전환을 목표로 한다. 완전 재사용 가능한 발사 시스템을 구현하여 우주로의 접근 비용을 획기적으로 낮추는 것이 핵심이다. 이를 통해 이전에는 상상할 수 없었던 규모의 화물과 인력을 우주로 보낼 수 있게 되어, 화성 이주와 같은 장기적인 우주 탐사 목표를 현실로 만들고자 한다. 본 보고서는 사용자의 질의에 따라 최근 있었던 "스타십 9차 발사", 즉 제9차 통합 시험 비행(IFT-9)의 세부 사항을 프로그램 전체의 역사, 특징, 목표라는 광범위한 맥락 속에서 심층적으로 분석할 것이다. 스타십의 거대한 목표는 그 목표를 달성하기 위해 필요한 점진적이고 때로는 고통스러운 단계들을 종종 가리곤 한다. IFT-9를 포함한 각 시험 비행은 극도로 야심찬 곡선 위의 한 데이터 포인트이며, 이러한 맥락에서 이해될 때 그 의미가 더욱 분명해진다.

 

III. 스타십의 기원과 진화: 야망의 역사

스타십의 현재 모습은 하루아침에 이루어진 것이 아니다. 장기간에 걸친 개념 정립과 과감한 기술적 전환을 통해 점진적으로 발전해왔다.

A. 초기 구상: MCT에서 BFR까지

 스타십의 개념적 뿌리는 스페이스X가 첫 로켓인 팰컨 1을 발사하기도 전인 2005년으로 거슬러 올라간다. 당시 일론 머스크는 지구 저궤도(LEO)에 100톤의 화물을 올릴 수 있는 대형 로켓 구상을 언급하며 이를 "BFR(Big Falcon Rocket)"이라 칭했다. 이후 화성 식민지 개척이라는 구체적인 목표와 함께 "화성 식민지 수송선(Mars Colonial Transporter, MCT)"이라는 이름으로 발전했고,  2016년에는 화성을 넘어선 행성 간 여행까지 염두에 둔 "행성 간 운송 시스템(Interplanetary Transport System, ITS)"으로 명칭과 설계가 구체화되었다. ITS는 탄소 섬유 동체에 300톤의 LEO 수송 능력을 갖춘 완전 재사용 시스템으로 구상되었으며, 2016년에는 탄소 섬유 탱크 시제품의 극저온 테스트도 진행되었다. 2017년과 2018년에는 다시 "BFR"이라는 이름으로 불리며 설계가 다듬어졌다.

B. 스테인리스강으로의 전환

 초기 BFR 및 ITS 개념은 가볍고 강한 탄소 섬유 복합재를 주요 구조체로 고려했으나, 2018년 말에서 2019년 초, 스페이스X는 주요 구조 재료를 304L 스테인리스강으로 변경하는 중대한 설계 전환을 단행했다. 이러한 결정의 배경에는 스테인리스강의 저렴한 비용, 제작 용이성, 극저온 및 고온에서의 우수한 강도, 그리고 별도의 단열 처리 없이도 어느 정도의 열을 반사하고 견딜 수 있는 열 특성 등이 복합적으로 작용했다.

 대부분의 항공우주 프로젝트가 개발 초기에 재료를 확정하는 것과 달리, 스페이스X는 이미 탄소 섬유 시제품을 제작하던 단계에서 이러한 급진적인 전환을 감행했다. 이는 순수한 성능 지표 외에도 제작 용이성, 반복 실험의 속도, 전체 프로그램 비용 등을 종합적으로 고려하는 스페이스X의 시스템 수준 사고방식을 보여준다. 이 결정은 이후 이어질 다수의 SN(Serial Number) 프로토타입 제작 속도를 높여, 실제 테스트를 통한 학습을 가속화하는 데 기여했을 가능성이 크다.

C. 스타베이스에서의 반복적 프로토타입 제작

 텍사스 남부 보카치카에 위치한 스페이스X의 스타베이스 시설은 스타십 프로토타입의 제작과 시험을 위한 핵심 기지가 되었다. 2019년, 단일 랩터 엔진을 장착한 "스타호퍼(Starhopper)"는 약 150미터 상승 호핑 테스트에 성공하며 기본적인 엔진 성능과 수직 착륙 기동을 검증했다. 이후 Mk1과 같은 초기 풀스케일 프로토타입들은 압력 테스트나 정적 연소 시험 중 폭발하며 값비싼 교훈을 남겼지만, 이러한 실패는 빠르게 다음 설계에 반영되었다.

 SN5와 SN6는 2020년에 각각 150미터 호핑 테스트에 성공했으며, SN8은 처음으로 노즈콘과 플랩, 3개의 랩터 엔진을 장착하고 12.5km 고도까지 비행하며 독특한 "스카이다이버"식 수평 강하(belly flop) 기동을 선보인 후 착륙 시도 중 폭발했다. SN9, SN10, SN11 역시 유사한 운명을 맞았으나, 특히 SN9의 실패는 SN8과 거의 동일한 양상으로, 착륙 플립 기동 중 랩터 엔진 재점화 문제에서 비롯되었다는 점은 특정 초기 과제들의 지속성을 보여준다. 마침내 2021년 5월, SN15가 고고도 비행 후 성공적으로 착륙하면서 상단 스타십의 기본적인 비행 및 착륙 능력을 입증하는 중요한 이정표를 세웠다.

 

IV. 거대 로켓의 해부: 스타십 시스템의 특징

스타십 시스템은 크게 슈퍼 헤비(Super Heavy) 부스터와 스타십(Starship) 우주선의 두 단계로 구성된다.

A. 2단 시스템: 슈퍼 헤비와 스타십

• 슈퍼 헤비 (1단 부스터): 높이 약 71미터, 직경 9미터의 거대한 1단 부스터이다. 현재 랩터 2 엔진 33개를 사용하며, 향후 랩터 3 엔진으로 업그레이드될 예정이다. 연료로는 극저온 액체 메탄(\text{CH}_4)과 액체 산소(LOX)를 사용한다. 슈퍼 헤비는 발사 후 발사장으로 자동 귀환하여 "메카질라(Mechazilla)"로 불리는 발사 타워의 거대한 팔에 의해 포획되거나, 또는 해상 플랫폼에 착륙하도록 설계되었다. 메카질라를 이용한 포획 방식은 대담하지만 신속한 재사용의 핵심이다. 부스터에서 착륙 다리를 제거하여 무게를 줄이고 복잡성을 낮추며, 포획 즉시 재정비 및 재결합이 가능하게 한다. 그러나 이 방식은 실패 시 발사 타워 자체에 손상을 줄 수 있는 매우 높은 위험을 수반하는 기동이다. 이는 스페이스X가 재사용 목표 달성을 위해 내리는 고위험 고수익의 공학적 선택을 보여준다.
• 스타십 (2단 우주선): 높이 약 52미터(블록 2 기준), 직경 9미터의 2단이자 우주선 본체이다. 해수면용 랩터 엔진 3개와 진공 환경에 최적화된 랩터 진공(RVac) 엔진 3개를 탑재한다. 슈퍼 헤비와 동일하게 액체 메탄과 액체 산소를 연료로 사용하며, 대기권 재진입 시 동체 플랩과 방열 시스템을 이용해 수평으로 강하한 후 수직으로 엔진 역추진 착륙을 하도록 설계되었다. 현재 운용 중이거나 개발 중인 어떤 페이로드 페어링보다 큰 통합형 화물칸을 갖추고 있다.

B. 랩터 엔진: 야망을 현실로 만드는 힘

 랩터 엔진은 스타십 프로그램의 핵심 기술 중 하나로, 풀-플로우 단계식 연소(FFSC) 사이클을 사용하는 메탄-산소 엔진이다. 메탄을 연료로 선택한 것은 단순한 기술적 결정이 아니라 전략적 고려가 담겨 있다. 메탄은 화성 현지에서 생산(ISRU, In-Situ Resource Utilization)이 가능하여 지구 귀환 연료를 현지 조달할 수 있는 잠재력을 제공하며, 이는 화성 임무의 지속 가능성을 크게 향상시킨다. 또한, 기존 로켓 연료보다 깨끗하게 연소되어 재사용에 유리하고, 극저온 액체수소만큼 낮은 온도를 요구하지 않아 취급이 용이하다. 랩터 2 엔진은 약 230톤포스(tf)의 높은 추력을 내며, 지속적인 성능 및 안정성 향상을 목표로 랩터 1, 랩터 2를 거쳐 현재 랩터 3 엔진 개발이 진행 중이다.

C. 재료 및 제조

 스타십의 주 구조체는 주로 304L 계열의 스테인리스강으로 제작된다. 대기권 재진입 시 발생하는 고열로부터 우주선을 보호하기 위한 방열 시스템(TPS)은 바람을 맞는 쪽(windward side)에 약 18,000개의 육각형 세라믹 타일을 부착하여 섭씨 1,400도의 고온을 견디도록 설계되었으며, 반대쪽(leeward side)은 반짝이는 스테인리스강 동체 자체가 열을 반사하여 보호하는 역할을 한다. 지속적인 시험 비행을 통해 타일 아래에 소모성 물질을 추가하거나 다양한 방열 솔루션을 시험하는 등 TPS는 계속 개선되고 있다.

D. 핵심 혁신 기술

• 완전 재사용성: 슈퍼 헤비 부스터와 스타십 우주선 모두 완전하고 신속한 재사용을 목표로 설계되었다.
• 핫 스테이징 (Hot Staging): 1단 부스터에서 2단이 분리되기 전에 2단 엔진을 점화하여 분리하는 방식으로, 성능 향상에 기여한다. IFT-2에서 처음으로 이 기술이 적용되었다.
• 궤도상 재충전 (On-Orbit Refueling): 달이나 화성과 같은 심우주 임무를 위해 필수적인 기술이다. 지구 저궤도에서 탱커 역할을 하는 스타십으로부터 연료를 재충전 받아 화성까지 최대 100톤의 화물을 운반할 수 있게 한다.
• "벨리 플롭 (Belly Flop)" 재진입 기동: 스타십 우주선이 대기권 재진입 시 동체를 수평으로 유지하며 넓은 면적으로 공기 저항을 최대화하여 속도를 줄인 후, 착륙 직전에 수직으로 자세를 전환하는 독특한 기동이다.

 

V. 거대한 목표들: 스타십이 이루려는 것 

 

스타십은 단순한 발사체를 넘어, 인류의 우주 활동 영역을 근본적으로 확장하기 위한 다목적 플랫폼으로 구상되었다.

A. 화성 식민지화: 궁극적 동인

일론 머스크가 스타십 개발을 통해 이루려는 가장 궁극적인 목표는 화성에 자립 가능한 도시를 건설하여 인류를 다행성 종족으로 만드는 것이다. 스타십은 한 번의 비행으로 약 100명의 인원 또는 100~150톤의 화물을 화성까지 수송할 수 있도록 설계되었다. 머스크는 빠르면 2026년에 무인 화성 탐사를 시작하고, 2028년에는 유인 탐사를 목표로 하고 있다고 밝힌 바 있다.

B. 달 탐사와 NASA 아르테미스 프로그램

스타십은 NASA의 아르테미스 프로그램을 통해 인류를 다시 달에 착륙시키는 임무에도 핵심적인 역할을 담당한다. NASA는 스타십을 유인 달 착륙선(HLS, Human Landing System)으로 선정했으며, 빠르면 2027년으로 예정된 아르테미스 3호 임무에서 우주비행사들을 달 표면에 착륙시키는 데 사용될 예정이다. 이를 위해서는 최소 한 번의 무인 달 착륙 및 이륙 시험이 선행되어야 한다.

 또한, 스타십은 달 기지 건설에 필요한 대량의 화물을 수송하는 능력도 갖추고 있다. 스타십이 NASA의 아르테미스 프로그램과 스페이스X의 독자적인 화성 탐사라는 두 가지 큰 축을 동시에 담당한다는 점은 복잡한 시너지를 만들어낸다. NASA의 자금 지원과 계약은 스타십 개발의 일부 위험을 줄여주고 단기적으로 주목도 높은 임무를 제공하는 반면, 화성이라는 궁극적 목표는 달 탐사 임무에도 유용한 규모와 재사용성 요구사항을 이끌어낸다. 그러나 스타십 개발의 중대한 지연이나 실패는 NASA의 공공 자금으로 진행되는 일정에 연쇄적인 영향을 미치게 된다. 이는 스타십이 단순한 민간 기업의 꿈을 넘어 미국 우주 정책의 중요한 부분이 되었음을 의미하며, 순수 상업 벤처가 겪을 수 있는 것 이상의 압박과 정밀 조사를 받게 되는 이유이기도 하다.

C. 위성 발사 시장의 혁신

스타십의 거대한 페이로드 베이와 낮은 발사 비용은 차세대 대형 위성(예: 스타링크 V3) 발사 시장에 혁명을 가져올 잠재력을 지닌다. IFT-9에서 시도된 스타링크 위성 모사체 방출 시험은 이러한 능력을 검증하기 위한 단계였다.

D. 지구 내 지점 간 운송 (Point-to-Point Travel)

스타십은 지구상의 어느 두 지점이든 1시간 이내에 주파하는 초고속 운송 수단으로도 활용될 수 있다. 이는 장거리 화물 및 여객 운송 분야에 혁명적인 변화를 가져올 수 있다.

 

VI. 스타십 시험 비행 캠페인: 발사를 통한 학습

 스페이스X는 스타십 개발에 있어 "빨리 실패하고, 빨리 배운다(fail fast, learn fast)"는 독특한 반복적 설계 및 시험 접근법을 채택하고 있다. 이는 시제품을 제작하고, 비행시키고, 이상 현상으로부터 배우고, 그 결과를 신속하게 다음 설계에 반영하는 과정의 연속이다. 시험 비행 중 발생하는 실패는 개발 과정의 일부로 받아들여지며, 이를 통해 학습 곡선을 가속화한다.

A. 통합 시험 비행 1~8차 요약 (IFT-1 ~ IFT-8)

 스타십의 완전체(슈퍼 헤비 부스터 + 스타십 우주선) 통합 시험 비행은 IFT-9 이전에 총 8차례 진행되었다. 각 비행은 점진적인 목표 달성과 함께 다양한 성공과 실패를 경험하며 프로그램 진화에 기여했다.

표 1: 스타십 통합 시험 비행 요약 (IFT-1 ~ IFT-8)

비행 번호날짜차량 (부스터/우주선)주요 목표주요 성공주요 실패/이상 현상주요 교훈 및 후속 조치

IFT-1	2023년 4월 20일	B7/S24	첫 궤도 시험 비행, 단계 분리, 부스터/우주선 해상 착수	-	이륙 시 다수 엔진 고장, 단계 분리 실패, 비행 중단 시스템(FTS) 작동 지연, 발사대 손상	엔진 시스템 개선, 발사대 강화, FTS 개선
IFT-2	2023년 11월 18일	B9/S25	핫 스테이징, 부스터 귀환 및 해상 착수, 우주선 준궤도 도달	모든 부스터 엔진 점화 성공, 성공적인 핫 스테이징, 우주선 칼만선 통과(고도 149km)	부스터 부스트백 연소 중 폭발 (필터 막힘 추정), 우주선 액체산소 배출 중 화재 발생 후 FTS 작동	핫 스테이징 시스템 검증, 부스터 필터 시스템 개선, 우주선 연료/산화제 누출 방지 설계 강화
IFT-3	2024년 3월 14일	B10/S28	부스터/우주선 전체 비행 구간 시험, 페이로드 도어 개폐, 연료 이송 시험	부스터/우주선 장시간 연소 성공, 핫 스테이징 성공, 우주선 페이로드 도어 개폐 및 연료 이송 시험 (부분 성공), 우주선 재진입 데이터 확보 (실시간 영상 전송)	부스터 착륙 연소 중 손실, 우주선 재진입 중 자세 제어 문제 및 손실 (엔진 재점화 미실시)	부스터 착륙 제어 로직 개선, 우주선 재진입 시 자세 제어 및 방열 시스템 강화
IFT-4	2024년 6월 6일	B11/S29	부스터/우주선 연착륙(soft splashdown) 시도	부스터 걸프만에 성공적 연착륙, 우주선 방열판 손실에도 불구하고 재진입 성공 및 인도양에 연착륙. 최초로 부스터와 우주선 모두 제어된 해상 착수 성공	우주선 재진입 시 일부 방열 타일 손실 및 플랩 손상 관측	방열 시스템 및 플랩 내구성 강화, 착륙 정확도 향상
IFT-5	2024년 10월 13일	B12/S30	첫 부스터 발사대 포획 시도, 우주선 연착륙	슈퍼 헤비 부스터 최초로 발사 타워 "메카질라"에 의한 성공적 포획, 우주선 인도양에 정확도 높은 연착륙	우주선 재진입 시 경미한 플랩 손상, 착수 후 폭발 (의도된 파괴 가능성)	부스터 포획 절차 검증 및 최적화, 우주선 재진입 시 플랩 제어 정교화
IFT-6	2024년 11월 19일	B13/S31	부스터 포획, 우주선 우주 공간 엔진 재점화 시험	우주선 최초로 우주 공간에서 랩터 엔진 단일 재점화 성공 (궤도 이탈 연소 능력 시연), 우주선 인도양 연착륙	발사 타워 통신 문제로 부스터 포획 시도 중단, 부스터는 걸프만으로 방향 전환 후 해상 착수	발사 타워 시스템 안정성 강화, 우주선 엔진 재점화 성능 추가 검증
IFT-7	2025년 1월 16일	B14/S33	부스터 포획, 우주선 성능 개선 시험	슈퍼 헤비 부스터 성공적 포획	스타십 우주선 상승 중 후미부 "에너지 방출 현상(energetic event)" 발생 후 손실. 원인은 예상보다 강한 고조파 응답(harmonic response)으로 인한 추진 시스템 하드웨어 응력 증가 및 연료 누출/화재	우주선 후미부 구조 강화, 연료 라인 개선, 추가 배출구 및 질소 퍼지 시스템 설치
IFT-8	2025년 3월 6일	B15/S34	부스터 포획, IFT-7 문제점 개선 확인	슈퍼 헤비 부스터 성공적 포획. IFT-7 문제점 개선책 효과 확인	스타십 우주선 상승 중 손실. 원인은 중앙 랩터 엔진 중 하나의 하드웨어 고장으로 인한 의도치 않은 연료/산화제 혼합 및 점화	우주선 엔진 주요 접합부 추가 보강, 신규 질소 퍼지 시스템, 추진제 배출 시스템 개선. 랩터 3 엔진 도입으로 안정성 향상 계획

 이 표는 스타십 프로그램이 각 시험 비행을 통해 어떻게 반복적으로 학습하고 발전해왔는지, 그리고 어떤 도전 과제들이 지속적으로 나타나고 있는지를 명확하게 보여준다. 초기 비행에서의 전반적인 폭발에서부터 점차 부스터 회수 성공, 우주선 해상 착수 성공으로 이어지는 과정과 함께, 우주선 자체의 상승 및 재진입 단계에서의 문제점들이 반복적으로 드러나는 양상을 통해 개발 경로를 파악할 수 있다.

 

B. 제9차 통합 시험 비행 (IFT-9) – "스타십 9"

 2025년 5월 27일 저녁(미국 중부시간 기준, UTC 기준 5월 28일), 스페이스X는 스타십의 아홉 번째 통합 시험 비행을 실시했다. 이번 비행에는 슈퍼 헤비 부스터 B14-2와 스타십 우주선 S35가 사용되었다. 특히 부스터 B14는 IFT-7에 사용되었던 기체를 재사용한 것으로, 스타십 프로그램에서 부스터 재비행은 이번이 처음이었다.

주요 목표: IFT-9의 목표는 다층적이었다.

• 슈퍼 헤비 부스터 (B14-2):

• 재사용 부스터의 비행 성능 검증.
• 분리 후 제어된 방향으로의 플립 기동 (이전에는 무작위 방향).
• 더 높은 받음각(angle of attack)에서의 하강 시험 (공기 저항을 이용한 감속 효과 증대).
• 착륙 연소 시 특이 엔진 구성 시험 (중앙 엔진 1개 의도적 미점화 후 예비 엔진 점화, 이후 중앙 엔진 2개만으로 전환).
• 멕시코만 해상에 강한 충격으로 착수 (hard splashdown, 발사대 포획 시도 없음).

• 스타십 우주선 (S35):

• 스타링크 위성 모사체 8기 방출 시도 (첫 페이로드 방출 시험).
• 우주 공간에서 랩터 엔진 1기 재점화 시도.
• 재진입 관련 실험 (일부 방열 타일 제거, 금속 타일 옵션 시험, 기능성 포획용 설비(catch fittings)의 열 및 구조 성능 시험).

• 전반적 목표: 향후 완전 재사용 및 성능 향상을 위한 데이터 수집.

 IFT-9에서 재사용 부스터(B14-2)를 비행시키면서도 발사대 포획을 시도하지 않고, 대신 고강도 실험적 강하 및 해상 착수를 선택한 것은 의도적인 전략으로 풀이된다. 이는 재사용 하드웨어를 공격적인 조건에서 시험하되, 발사 타워의 위험은 피하려는 계산된 위험 감수이다. 스페이스X는 이미 IFT-5, IFT-7, IFT-8에서 부스터 포획에 성공한 바 있다. IFT-9의 부스터 임무 프로파일은 더 가파른 강하, 착륙 연소를 위한 의도적인 엔진 비활성화 테스트 등 매우 실험적이었다. 첫 재비행과 새로운 극한 강하 프로파일, 그리고 타워 포획을 동시에 시도하는 것은 지나치게 많은 위험을 한 번에 감수하는 것이다. 해상 착수는 향후 보다 안정적인 포획을 위해 필요한 핵심 지상 인프라를 위험에 빠뜨리지 않으면서 부스터의 한계와 이전 비행 후의 거동에 대한 데이터를 수집할 수 있게 해준다. 이는 공격적인 시험 프로그램 내에서도 정교하고 계층화된 위험 관리 접근 방식을 보여준다.

비행 프로파일 및 사건 순서 (계획 대 실제): 발사는 텍사스 스타베이스에서 이루어졌으며, 핫 스테이징을 거쳐 슈퍼 헤비 부스터는 부스트백 연소 후 실험적 강하 및 착륙 연소를 시도했고, 스타십 우주선은 상승 후 페이로드 방출, 엔진 재점화, 재진입을 거쳐 인도양에 착수할 예정이었다.

 

 

결과: 혼합된 성과와 주요 실패들

• 성공 사항:

• 이륙 및 최대 동압점(Max Q) 통과는 성공적으로 이루어졌다.
• 핫 스테이징은 성공적으로 수행되었다.
• 슈퍼 헤비 부스터의 부스트백 연소 시작 및 종료는 초기에 성공적인 것으로 보였다.
• 스타십 우주선의 주 엔진 정지(SECO, Starship Engine Cutoff)는 달성되었다.

• 주요 실패/이상 현상:

• 슈퍼 헤비 착륙 연소 실패: 부스터의 착륙 연소 종료가 "실패(Failure)"로 기록되었다. 강한 충격의 해상 착수가 계획되었으나, 착륙 연소 자체가 실패한 것이다.
• 스타링크 모사체 방출 실패: 페이로드 도어가 완전히 열리지 않아 위성 모사체 방출 시도가 실패했다. AP 통신은 "도어가 완전히 열리지 않아 위성을 방출할 수 없었으며, 이로 인해 훈련이 무산되었다"고 명시적으로 보도했다.
• 랩터 엔진 우주 공간 재점화 시도 생략: 스타십의 롤(roll) 제어 상실로 인해 이 중요한 시험이 생략되었다.

 

 IFT-9에서 페이로드 도어가 열리지 않아 위성 모사체 방출에 실패한 것은 스타십이 스타링크 배치와 같은 단기 상업용 애플리케이션에 대한 유용성을 입증하는 데 차질을 빚게 했다. 화성이 궁극적인 목표이지만, 성공적인 위성 배치는 수익을 창출하고 중요한 비행 경험을 축적할 수 있는 기회를 제공한다. 이처럼 비교적 단순해 보이는 기계적 결함은 비추진 시스템조차도 엄격한 검증이 필요함을 강조한다.

또한, 롤 제어 상실로 인해 우주 공간 랩터 엔진 재점화 시험이 취소된 것은 스타십의 자세 제어 시스템(ACS) 또는 해당 비행 단계에서의 차량 동역학에 잠재적으로 복잡한 문제가 있음을 시사한다. 안정적인 플랫폼은 지구 저궤도를 벗어나는 스타십의 모든 의도된 임무에 필수적인 우주 공간에서의 연소를 위해 반드시 필요하다. 이는 단순한 엔진 재점화 실패보다 더 근본적인 제어 문제일 수 있다.

 비행 후 상태: 스타십 우주선 잔해는 인도양에, 슈퍼 헤비 부스터 잔해는 멕시코만에 낙하했을 것으로 예상된다. 이전 사례에 비추어 FAA의 조사가 뒤따를 가능성이 높다.

C. IFT-9 상세 사건 타임라인

표 2: 제9차 통합 시험 비행(IFT-9) – 상세 사건 타임라인 및 결과

임무 시간 (T+/-)사건계획된 결과실제 결과관찰/비고

T- 01:15:00	비행 책임자 추진제 충전 진행 여부 확인	진행	성공
T- 00:51:37	스타십 액체산소(LOX) 충전 시작	시작	성공
T- 00:45:20	스타십 연료(액체 메탄) 충전 시작	시작	성공
T- 00:41:37	슈퍼 헤비 연료 충전 시작	시작	성공
T- 00:35:52	슈퍼 헤비 액체산소 충전 시작	시작	성공
T- 00:19:40	슈퍼 헤비 및 스타십 엔진 냉각 시작	시작	성공
T- 00:03:20	스타십 추진제 충전 완료	완료	성공
T- 00:02:50	슈퍼 헤비 추진제 충전 완료	완료	성공
T- 00:00:30	비행 책임자 발사 진행 여부 최종 확인	진행	성공
T- 00:00:10	화염 편향 장치(수냉 시스템) 활성화	활성화	성공
T- 00:00:03	슈퍼 헤비 엔진 점화 시퀀스 시작	시작	성공
T+ 00:00:02	이륙 (Liftoff)	성공	성공
T+ 00:01:02	최대 동압점 (Max Q)	통과	성공
T+ 00:02:35	슈퍼 헤비 주 엔진 정지 (MECO)	성공	성공
T+ 00:02:37	핫 스테이징 (스타십 랩터 엔진 점화 및 단 분리)	성공	성공
T+ 00:02:47	슈퍼 헤비 부스트백 연소 시작	성공	성공
T+ 00:03:27	슈퍼 헤비 부스트백 연소 종료	성공	성공
T+ 00:03:29	핫 스테이지 어댑터 분리	성공	성공
T+ 00:06:19	슈퍼 헤비 착륙 연소 시작	성공	성공
T+ 00:06:40	슈퍼 헤비 착륙 연소 종료	성공적 연소 후 해상 착수	실패	연소 종료 실패
T+ 00:08:56	스타십 주 엔진 정지 (SECO)	성공	성공
T+ 00:18:26	스타링크 모사체 방출 시도	성공	실패	페이로드 도어 미개방
T+ 00:37:49	랩터 엔진 우주 공간 재점화 시도	성공	생략됨	롤 제어 상실로 인해 생략
T+ 00:47:50	스타십 대기권 재진입 시작 (계획)	재진입	계획됨
T+ 01:03:11	스타십 천음속 통과 (계획)	통과	계획됨
T+ 01:04:26	스타십 아음속 진입 (계획)	진입	계획됨
T+ 01:06:11	스타십 착륙 플립 기동 (계획)	성공	계획됨
T+ 01:06:16	스타십 착륙 연소 (계획)	성공	계획됨
T+ 01:06:38	스타십 인도양 착수 (계획)	성공	계획됨

이 상세 타임라인은 IFT-9 임무가 계획대로 진행된 부분과 그렇지 못한 부분을 명확히 보여주며, 실패 지점을 특정하는 데 도움을 준다.

VII. 장애물 극복: 스타십 프로그램의 도전 과제

스타십 프로그램은 야심찬 목표만큼이나 다양한 기술적, 규제적, 재정적, 환경적 도전에 직면해 있다.

A. 기술적 도전 과제

• 랩터 엔진 신뢰성: 특히 재점화 시퀀스(SN8/SN9 착륙 실패, IFT-8 부스터 엔진 재점화 문제 등)와 다양한 비행 조건에서의 일관된 성능 확보가 중요하다. IFT-8 스타십 엔진 고장(하드웨어 결함으로 인한 추진제 혼합)과 같은 하드웨어 고장 및 예기치 않은 거동 해결도 과제다. 스페이스X는 설계 개선(추가 예압, 신규 퍼지 시스템), 광범위한 지상 시험, 그리고 랩터 3로의 진화를 통해 이러한 문제에 대응하고 있다. 랩터 엔진의 기술적 과제는 단순히 점화를 성공시키는 것을 넘어, 상승, 우주 공간 재점화, 착륙 연소, 비정상 시나리오 등 다양한 조건에서 지속적이고 제어된 성능을 보장하는 것이다. 랩터 3로의 전환 계획은 현 세대 엔진이 유인 임무에 필요한 까다로운 신뢰성을 달성하는 데 있어 점진적인 수정보다는 설계 반복을 통해 해결하는 것이 더 용이한 본질적인 한계를 가질 수 있음을 시사한다.
• 방열 시스템 (TPS): 상승 시(음향 응력, 진동) 및 재진입 시(극한 온도, 공기역학적 힘) 타일의 접착력과 온전성을 보장하는 것이 중요하다. IFT-4에서는 타일 손실에도 불구하고 성공적인 재진입 및 해상 착수를 보여주었다. IFT-9에서도 일부 타일을 제거하거나 다른 재료를 시험하는 등 지속적인 실험이 이루어지고 있다.
• 완전하고 신속한 재사용성: 부스터와 우주선의 일관된 착륙 성공, 비행 간 정비 시간 및 비용 최소화(경제성 확보의 핵심), 그리고 메카질라에 의한 부스터 포획(IFT-5, IFT-7, IFT-8에서 성공)은 중요하지만 여전히 고위험 요소이다.
• 핫 스테이징 동역학: 성공적으로 구현되었지만, 장기적인 구조적 무결성 확보 및 양 단계에 미치는 영향 최소화가 필요하다.
• 페이로드 방출 메커니즘: IFT-9의 도어 개방 실패에서 보듯이, 이러한 시스템의 신뢰성 확보가 중요하다.
• 유도, 항법 및 제어 (GNC): 특히 최종 착륙 단계와 복잡한 우주 공간 기동(예: IFT-9 롤 제어 상실)에서 정밀한 제어가 요구된다.

B. 규제적 장애물 (FAA 감독)

 미국 연방항공청(FAA)은 스타십 프로그램에 대한 주요 규제 기관으로, 발사 허가, 사고 조사, 환경 영향 평가 등을 담당한다. 스페이스X의 신속하고 반복적인 "빨리 실패하고, 빨리 배운다" 접근 방식은 공공 안전을 보장해야 하는 FAA의 역할과 때때로 긴장 관계를 형성한다. 이전 비행 실패 이후 IFT-9에 대해 위험 구역이 확대된 것은 이러한 접근 방식이 개발은 계속되더라도 운영 속도를 늦추거나 물류적 복잡성을 증가시킬 수 있는 실질적인 결과를 초래함을 보여준다

 FAA는 스타십 비행 실패 후 재비행 승인 여부를 결정하며, IFT-8 사고 조사가 진행 중임에도 불구하고 스페이스X가 원인 규명 및 시정 조치를 만족스럽게 이행했다고 판단하여 IFT-9 발사를 승인한 바 있다. 또한, 발사 횟수 증가 및 스타베이스 운영 확대에 따른 환경 검토 및 영향 평가는 지속적인 과제이며, 때로는 지역 사회 및 환경 단체와의 법적 분쟁으로 이어지기도 한다.

C. 재정적 측면

스타십 개발에는 막대한 비용이 소요되며, 이는 주로 스페이스X의 자체 자금과 NASA의 HLS 계약 등 일부 정부 계약을 통해 조달된다. 스타십의 경제성은 궁극적으로 높은 비행 빈도와 완전한 재사용성 달성에 달려있다.

D. 환경 및 지역사회 영향

스타베이스 운영과 관련된 소음, 해변 폐쇄, 생태계 영향 등에 대한 환경 단체 및 지역 주민들의 우려가 제기되고 있으며, 이는 법적 문제 및 허가 절차에 영향을 미치고 있다.

 

VIII. 앞으로의 길: 미래의 이정표와 전망

 IFT-9의 결과는 스타십 프로그램이 나아갈 다음 단계를 설정하는 데 중요한 데이터를 제공했다. 실패 원인 분석과 시정 조치가 선행되어야 하며, 장기적으로는 더욱 야심찬 목표들이 기다리고 있다.

A. IFT-9 이후 즉각적인 다음 단계

 IFT-9 비행 데이터의 정밀 분석을 통해 부스터 착륙 연소 실패, 페이로드 도어 오작동, 스타십 롤 제어 상실 등의 근본 원인을 파악하는 것이 최우선 과제이다. 이를 바탕으로 B14-2 부스터와 S35 우주선에서 발생한 문제들에 대한 시정 조치가 이루어질 것이며, FAA의 검토 및 잠재적인 사고 조사가 진행될 것이다.

B. 향후 주요 시험 목표

• 슈퍼 헤비 부스터의 발사 타워 "메카질라"에 의한 안정적인 포획 성공.
• 스타십 우주선의 성공적인 궤도 진입 및 제어된 재진입 후 연착륙(초기에는 해상, 최종적으로는 지상).
• 궤도상 연료 재충전 기술 시연. 이는 야심찬 심우주 임무를 가능하게 하는 핵심 기술로, 로켓 자체만큼이나 중요하다. 이 기술이 없다면 스타십의 화성이나 달까지의 페이로드 수송 능력은 크게 줄어든다. 궤도상 재충전은 극저온 유체 이송, 다수의 탱커 발사 및 랑데부 등 완전히 새로운 기술적, 운영적 과제들을 수반한다.
• 아르테미스 프로그램을 위한 완전한 임무 시연 (무인 및 유인 달 착륙).
• 장기간 우주 비행 능력 검증.

C. 장기적 비전과 영향

 스페이스X는 향후 스타십 시스템으로 하루에도 여러 차례 발사하는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 우주 접근성에 혁명적인 변화를 가져올 것이다. 화성으로 가는 길은 점진적인 단계를 거쳐 영구적인 인류 거주지를 건설하는 방향으로 나아갈 것이며, 이는 기존 발사 시장을 뒤흔들고 새로운 우주 기반 경제를 창출할 잠재력을 지닌다.

 

IX. 결론: 스타십의 여정 – 담대함과 현실의 균형

 스페이스X의 스타십 프로그램은 우주 탐험과 인류 확장의 미래에 대한 혁신적인 잠재력을 지니고 있다. 그러나 그 과정은 막대한 공학적 도전과 높은 위험을 수반하는 "빨리 실패하고, 빨리 배운다"는 접근 방식을 특징으로 한다. 특히 프로그램이 성숙하고 대중 및 규제 기관의 감시가 강화됨에 따라 이러한 접근 방식은 더욱 시험대에 오르고 있다.

 IFT-9의 결과는 점진적인 진전과 함께 새로운 주요 실패들이 동시에 나타나면서, 스타십이 운영 가능한 상태에 도달하기까지의 길이 여전히 험난함을 강조한다. 부스터 재사용이라는 중요한 진전을 보였음에도 불구하고, 페이로드 운용 능력과 우주선 자체의 정밀 제어라는 기본적인 부분에서 새로운 문제점들이 드러났다.

 궁극적으로 스페이스X의 반복적이고 위험 감수적인 개발 철학이 최근 시험 비행들에서 드러난 복잡성에도 불구하고 야심찬 목표를 계획된 일정 내에 달성하는 데 성공할지는 미지수이다. 스타십 프로그램 전체는 특정 공학 및 개발 철학에 대한 고위험 도박이며, 그 성공 여부는 가까운 미래의 화성 식민지화 노력의 향방을 결정할 뿐만 아니라, 복잡하고 선구적인 기술이 어떻게 개발되는지에 대한 거대한 사례 연구로 남을 것이다. 비전 있는 목표, 신속한 반복, 공공 안전, 그리고 경제적 실행 가능성 사이의 긴장감은 모든 시험 비행에서 감지된다. IFT-9의 결과는 "학습"이 길고 도전적인 과정일 수 있음을 보여주는 또 다른 데이터 포인트를 추가했다. 스타십의 여정은 인류의 우주 진출에 대한 담대한 꿈과 냉정한 현실 사이의 끊임없는 균형 찾기 과정이라 할 수 있다.

 

* 스페이스X의 스타쉽 프로그램 정말 대단합니다. 진심으로 박수를 보내고 싶습니다. 수많은 실패로 시련을 겪을만 하지만 포기하지 않고 지속적으로 도전하는 모습이 실패와 도전을 즐기는 진정한 히어로의 모습이 아닌가 합니다. 수십년 후에 과연 우리가 어떤 세상에 살게될지 어떻게 우주가 발전할지 기대가 큽니다.

 

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