기본 콘텐츠로 건너뛰기

재사용 가능한 우주로켓을 위한 여정 - 팔콘 9 V1.1



 이전에 몇차례 블로그를 통해서 소개드린 것 처럼 미국의 민간 우주 로켓 개발사인 스페이스 X (Space X) 는 ISS 에 물자를 공급하는 임무를 수행하는 드래곤 우주선을 발사하고 있습니다. (드래곤에 대해서는 : http://blog.naver.com/jjy0501/100158684055  참조, COTS 에 대해서는  http://jjy0501.blogspot.kr/2012/06/cots-demo-flight-2.html 참조) 스페이스 X 의 미래 계획 가운데 하나는 여러번 재사용이 가능한 로켓 (SpaceX reusable launch system) 을 개발하는 것입니다. 


 사실 재사용 가능 로켓의 개발은 오래전부터 있었던 우주 개발자들의 꿈이었습니다. 왜냐하면 현재 발사되는 값비싼 우주 로켓은 1 회용이라 비용 절감을 매우 어렵게 만들고 있기 때문입니다. 이를 타개하기 위한 역사상 가장 대담한 시도는 우주 왕복선이었는데 최초 계획과는 달리 거대한 연료탱크를 1 회용으로 사용하게 된데다 구조가 복잡해지면서 오히려 기존의 방식보다 더 비싼 발사 수단이 되고 말았습니다. 


 이후에도 여러차례 재사용이 가능한 발사체 개발에 많은 나라들이 매달렸으나 현재까지 우주 왕복선 발사에 사용한 SRB (Solid Rocket Booster) 같은 보조 로켓 부스터 이외에는 성공 사례가 드문게 현실입니다. 스페이스 X 가 중형 상업용 로켓으로 개발한 팔곤 9 발사체의 경우 V 1.0 은 통상의 중형 로켓이지만 V 1.1 에서는 이 회사가 야심차게 추진하는 재사용 가능 로켓의 기술적 테스트를 시행할 예정으로 있습니다. 그리고 2 차 시험 발사가 현지 시각으로 2014 년 4월 18일 진행되었습니다. 발사는 스페이스 X3 드래곤 우주선을 성공적으로 우주로 실어날랐지만 재사용 가능 로켓의 테스트는 아직 진행 중입니다. 



(발사되는 드래곤 우주선  April 18, 2014 -- The upgraded two-stage Falcon 9 launch vehicle (version 1.1) is a heavier rocket with increased performance capability, redesigned first-stage, upgraded Merlin engines, upgraded avionics and software.
Image Credit: NASA ) 



(발사 도중 분리 영상) 


 이번 발사에서 드래곤 우주선은 2.5 톤 정도의 화물 (여기에는 새 우주복과 로보넛의 다리등도 포함되어 있습니다) 을 국제 유인 우주 정거장 (ISS) 에 전달하고 여기서 테스트한 결과물들을 지구로 수송하는 임무를 수행합니다. 여기에는 우주에서 실험한 200 마리의 초파리도 포함된다고 하네요. (음 우주에서 온 초파리라고 하니까 뭔가 공포 영화의 느낌이) 드래곤 우주선의 지구 귀환과는 별도로 이번 발사때의 팔콘 9 V1.1 우주선은 1 단 로켓의 역분사와 착륙을 위한 별도의 착륙용 다리도 가지고 있습니다. 



(재사용 팔콘 로켓의 컨셉 )   


 팔콘 9 V1.1 로켓은 높이 68.4 미터에 달하는 2 단 로켓으로 중량 506 톤급 로켓입니다. 1 단은 9 개의 멀린 1D (Merlin 1D) 엔진을 사용하는데 5,885 kN 의 추력을 가지고 있고 2 단은 1 개의 멀린 Vaccum 엔진을 사용하며 801 kN 의 추력을 가지고 있습니다. 저지구궤도 (LEO) 까지의 페이로드는 13,150 kg 입니다. 위의 컨셉 영상으로는 1/2 단 모두 재활용하고 드래곤 우주선도 일부는 재활용하는 것으로 되어 있습니다. 


 한가지 특징이라면 1/2 단 모두 별도의 감속 로켓이 있는 것이 아니라 주 로켓 엔진을 감속에 사용하며 이를 위해서 180 도 회전한다는 것입니다. 참고로 착륙하는 방식은 이 회사에서 테스트 중인 그래스호퍼 로켓과 비슷합니다.  (   http://jjy0501.blogspot.kr/2013/08/x-space-x-grasshopper.html 참조)


 다만 이런 컨셉은 말은 쉬워도 실제 테스트는 간단하지 않습니다. 이 로켓이 최고 마하 10 의 속도로 80 km 상공을 날아야 하기 때문이죠. 그러면 공기 저항과 마찰이 엄청나 사실 180 도 회전이 말처럼 쉽지 않습니다.

  2013 년 9월 29 일 있었던 V1.1 의 첫번째 1 단 로켓 테스트에서 일단 재진입 까지는 그럭저럭 유지되었으나 이후 로켓이 회전하면서 파괴되어 그 파편만 건질 수 있었습니다. 이번에는 아직 결과가 나오지 않았지만 워낙 기술적으로 힘든 일이라 스페이스 X 도 처음부터 성공을 기대하지는 않고 있는 상태입니다. 



(발사대를 벗어나는 팔콘 9 V1.1 / SpaceX-3   The SpaceX Falcon 9 rocket launches from the Cape Canaveral Air Force Station in Florida.
Image Credit: NASA TV)  


 아무튼 완전 재사용이 가능한 로켓의 개발은 우주 개발의 역사에서 오랜 도전 과제였습니다. 그런데 지금까지 사실 근접한 성공 사례가 없다는 것은 그만큼 개발이 쉽지 않다는 반증이겠죠. 지금까지 실패의 중요한 원인이었던 1 단 완전 재사용 로켓의 개발대신 여러개의 재활용 가능한 다단계 로켓을 개발하려는 시도가 과연 성공할 수 있을지 궁금합니다. 



 참고 







       
라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

인슐린 주사 일주일에 한 번만 맞아도 된다?

   당뇨병은 관리가 까다로운 만성 질병 중 하나입니다. 특히 인슐린 주사가 필요한 경우에는 더 관리가 어렵습니다. 하루에 주사를 몇 번씩 맞아야 하면 찌르는 것도 고통이고 실수로 건너뛰거나 용량을 실수하는 경우도 드물지 않습니다. 특히 고령 환자의 경우 더 위험할 수 있습니다. 이런 문제를 극복하기 위해 여러 제약 회사들이 새로운 투여 방법과 인슐린 제제를 내놓고 있습니다.   최근 2상 임상 시험을 마친 노보 노디스크 ( Novo Nordisk )의 인슐린 아이코덱 ( icodec )은 일주일에 한 번 투여하는 장시간 인슐린 제제입니다. 아이코덱은 효소에 의해 분해되는 것을 막는 변형 인슐린 분자로 혈액에서 알부민과 결합해 서서히 분리되기 때문에 한 번 주사로도 일주일이나 효과를 유지할 수 있습니다.   하지만 이렇게 장시간 작용하는 인슐린 제제의 경우 환자의 식사나 운동 같은 상황 변화에 인슐린 농도가 적절하게 유지되지 않을 가능성이 있습니다. 이번 2상 임상시험에서는 247명의 당뇨 환자를 두 그룹으로 나눈 후 실험군은 일주일에 한 번씩 아이코덱을 투여받고 매일 위약을 투여받았습니다. 그리고 대조군은 반대로 일주일에 한 번씩 위약을 투여받고 하루에 한 번씩 장시간 인슐린 제제인 란투스 (Lantus, glargine) 100U을 투여받았습니다.   26주에 걸친 임상 실험 결과 하루에 한 번 란투스를 투여받은 그룹이나 일주일에 한 번 아이코덱을 투여받은 그룹에서 특별한 합병증 차이를 발견할 수 없었습니다. 혈당 조절의 지표인 당화 혈색소 (HbA1c) 농도 역시 아이코덱 그룹에서 1.33% 감소한 반면 란투스 그룹에서 1.15% 정도 감소해서 큰 차이는 없었습니다. 그렇다면 하루에 한 번 투여하는 대신 일주일에 한 번 투여하는 것이 더 편리하고 실수로 두 번 투여하거나 건너 뛸 위험성이 적을 것입니다. 이 연구 결과는 뉴잉글랜드 저널 오브 메디슨 ( New England Journal...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기