무인선
엘론 머스크와 스페이스X팀은 두 개의 팰콘 헤비 엔진 코어가 마치 싱크로나이즈드 다이버처럼 정확히 일치된 동작으로 두 발사대에 내려앉게 하기 위해, 우선 이 두 로켓이 지구에 통제 가능하고 안정적인 방식으로 귀환할 수 있음부터 입증해야 했다.
스페이스X가 사용한 로켓이 처음으로 안전하게 귀환한 것은 지난 2015년 케이프 케나베럴의 제1착륙지대에서였다. 하지만 이 회사는 사용한 로켓을 해상에 떠 있는 플랫폼 위에 안착시켜 신속히 회수할 수 있기를 바랬다. 기존의 발사대는 작고 비싼 반면 바다는 넓기 때문이다. 스페이스X는 지난 2016년 4월 8일, 대서양 상의 무인선 <오브 코스 아이 스틸 러브 유> 호 위에 팰콘 9 로켓의 제1단을 착륙시키는 데 성공했다.
이 일 이후 <오브 코스 아이 스틸 러브 유> 호와 태평양에 배치된 자매선 <저스트 리드 인스트럭션> 호에서는 빈번하게 로켓을 회수하게 되었다. 이로서 스페이스X는 사용된 값비싼 팰콘 9 제1단 로켓 코어를 재활용할 수 있게 되었다. 이들 무인선들은 더 무거운 화물을 더 높은 궤도에 올려놓을 때 특히 더 중요하다. 이 때 로켓은 더 많은 연료를 사용하게 되고, 사용한 로켓이 육지에 안착할 확률도 낮아지기 때문이다. 사람들의 이목은 사용한 로켓의 착지에 온통 쏠려 있지만 이를 가능케 하는 자율항행 우주항 무인선(이하 ASDS) 역시 매우 대단하다고 할 수 있다.
이 무인선은 일단 정위치에 예인되어 오면 GPS와 추진기를 사용해 그 자리를 지키면서 로켓의 귀환을 기다린다. 로켓도 무인선도 결코 작은 크기가 아니다. 무인선은 풋볼 구장만한 바지선을 개조한 것으로 흘수는 6m다. 이런 바지선은 보통 화물 운반용으로 사용되지만, 갑판 면적이 넓어 로켓의 착륙장소로도 제격이다.
스페이스X의 첫 로켓 회수가 아직 이루어지지 않았던 지난 2015년, NASA 우주비행은 바지선을 무인선으로 변경시키기 위한 주요 개조점에 대해 보고했다. 배를 제 위치에 유지시키기 위한 추진기는 석유시추선에서 떼어왔다. 그리고 배의 장비를 로켓 착륙으로부터 지키기 위한 철제 방폭벽도 설치되었다. 또한 자동 유도 및 위치 확인 시스템이 설치되었고 철판으로 갑판 면적을 늘렸다.
<오브 코스 아이 스틸 러브 유>와 <저스트 리드 더 인스트럭션> 이후에도 다른 무인선들이 만들어졌다. 현재 건조 중인 <어 쇼트폴 오브 그라비타스> 호는 완성되면 미국 동해안 앞바다에서 운용될 것이다. 동해안에 두 척의 무인선을 배치하면 팰콘 헤비 발사시 사용된 엔진 코어들을 동시에 회수할 수 있다.
미스터 스티븐
로켓의 중요 구성품은 엔진 코어만이 아니다. 스페이스X는 가급적 많은 장비를 재사용하기를 바란다. 로켓 전체를 재사용할 수 있다면 발사 비용은 그만큼 줄어들 것이다.
스페이스X는 로켓의 페어링과 노즈콘도 회수 후 재사용하고 싶어 한다. 이들 구성품은 탑재물(보통은 위성)을 발사시 지구 대기로부터 지켜준다. 페어링은 공기 저항을 줄여주는 역할도 한다. 중요한 일을 하는 이들 구성품의 가격은 결코 싸지 않다. 스페이스X의 경우 페어링의 단가만 해도 600만 달러로 추산된다. 이 페어링은 탑재물을 우주에 올려놓을 때 반으로 쪼개진 후 지구로 떨어진다. 스페이스X는 바다에 떨어진 이들 페어링을 성공적으로 회수한 바 있다. 그러나 이들 페어링의 더욱 효과적인 회수와 재사용을 위해 <미스터 스티븐>이 만들어졌다.
머스크는 페어링에 추진기와 유도 시스템을 달아 대기권으로 안전하게 대진입한 다음 패러포일(날개 모양의 낙하산)을 전개해 회수할 수 있다고 밝혔다. 그러면 <미스터 스티븐>이 배 뒤의 철과 그물로 된 구조물을 사용해 노즈콘을 받는 것이다.
하지만 이는 아직 이론일 뿐이다. 지난 2월 22일 <미스터 스티븐>은 수백 미터 차이로 페어링을 놓쳤다. 그러나 머스크는 더 큰 낙하산을 쓰면 페어링의 낙하 속도를 늦춰 성공적인 결과를 얻을 수 있을 거라고 생각하고 있다.
결과와 상관없이 페어링은 <미스터 스티븐> 근처의 수상에 안착해 이런 사진도 찍을 수 있었다.
그 밖의 배들
스페이스X의 무인선들은 물 위에 나가면 추진기와 GPS를 사용해 거친 바다 위에서도 제 위치를 유지한다. 그러나 정해진 위치까지 움직이려면 예인이 필요하다. 예인선과 보급선들이 이 역할을 맡는다. 이 배들은 일단 예인이 끝나면 로켓이 강하하는 동안은 안전지대로 철수한다. 로켓의 회수가 완료되면 로켓을 항구로 가져올 인원과 장비를 싣고 다시 무인선으로 간다.
그러나 무인선 외에도 스페이스X의 백업 팀에 필요한 배는 많다. 스페이스X의 드래곤 캡슐이 국제우주정거장에 물자를 보급하고 귀환하면 이를 인양해야 한다. 이 작업에 쓰이는 지원 선박인 NRC 퀘스트 호는 원유 누출 대응 및 파력 발전 기술 활용 등에도 쓰인다. 이런 배들 역시 우주 활동을 지원하며 계속 커가는 스페이스X 함대의 일원이다.
By Mary Beth Griggs