문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 팰컨 9 (문단 편집) === 로켓 재사용 === || {{{#!wiki style="margin: -6px -10px" [[파일:Falcon9landing.jpg|width=100%]]}}} || || '''착륙하는 팰컨 9의 1단''' || || {{{#!wiki style="margin: -6px -10px" [[파일:SpaceX/Sentinel-6 Landing.jpg|width=100%]]}}} || || '''아래에서 본 모습. 9개의 엔진 중 하나만 가동되어 있다.''' || '''스페이스X의 상징'''과도 같은 기술이자, 그들의 야심을 엿볼 수 있는 부분. 페이로드에 실은 화물을 우주로 보내는 임무를 수행한 발사체를 그대로 버리는 현재의 방식에서[* 기존 로켓들은 자동차로 치면 목적지에 도착했을 때 운전석만 남는 것과 같으며, 당연히 돈 낭비가 엄청나게 심하다.] 벗어나, 쓰고난 발사체가 '''스스로 날아서 다시 땅에 수직 착륙하는''' 새로운 방식의 발사체이다. 이 덕분에 2단 로켓을 제외한 모든 파츠의 재사용이 가능하며, 팰컨 9을 기반으로 만들어진 [[팰컨 헤비]]에도 그대로 적용된다. 이러한 재사용 발사체에 대한 연구 자체는 70년대쯤부터 시작되었고 [[우주왕복선]] 역시 중앙의 연료탱크를 제외한 나머지 부분이 재사용 가능한 발사체였다.[* Solid Rocket Booster(SRBs)는 낙하산을 이용해 착수, 오비터는 활공해 활주로에 착륙. 다만, 우주왕복선 재사용 파츠의 경우 정비 및 유지 등에 막대한 돈이 들어가 배보다 배꼽이 커진다는 문제가 있다.] 일론 머스크는 트위터를 통하여 2단 재사용을 구상하고 있다는 내용을 발표했고, 이후 한 걸음 더 나아가 [[페어링]]을 포함한 발사체의 모든 부분이 완전히 재사용 가능한 발사체를 구상 중이라고 밝혔다. 2023년 7월 현재 재사용이 가능한 부분은 1단 로켓과 페어링 부품이며, 그 기본적인 원리는 이러하다. 아래의 착륙영상과 함께 보는 걸 권장. 1. 아직 연료와 산화제가 조금 남아있는 상황에서 1단 로켓을 분리하는데, 이를 MECO('''M'''ain '''E'''ngine '''C'''ut '''O'''ff)라고 한다. 시간은 보통 2분 30초 이내이며, 페이로드의 중량에 따라 차이가 있으나 약 5 ~ 10%의 연료를 남기는 게 일반적. 1. 그 뒤 [[RCS#s-2]]로 진입각을 잡고[* 이걸 플립 기동(Flip maneuver)이라 부른다. [[스타십(스페이스X)|스타십]]의 벨리 플롭 기동(belly flop maneuver)와는 다르니 햇갈리지 말자. 아래 착륙영상을 보면 1단 발사체 몸통 곳곳에서 뭔가 빠른속도로 기체 같은 걸 뿜어내는 모습이 보이는데 이게 바로 RCS다.] 그대로 낙하하다 상단부의 [[https://www.thespacetechie.com/wp-content/uploads/2021/07/Grid-fins.png|그리드 핀]]을 펼쳐 약간의 감속효과와 각도 조정을 한다. 1. 발사 6분 30초 즈음 성층권에 본격적으로 진입하면[* 높이 약 40km대 중후반.] 3개 엔진을 점화하여 감속하는 '''Entry burn'''을 실행한다. 낙하속도가 너무 높으면 대기 마찰열에 의해 로켓이 파괴될 수 있는터라 매우 중요한 과정. 평균 5,000~7,000 km/h에서 2,500 km/h 정도로 감속하는 것으로 알려져 있다. 이때 점화된 엔진에서 나오는 화염과 연소가스 속에서 비행하기 때문에 1단 로켓 외부에 많은 양의 [[그을음]]이 남는 게 특징. 특히나 하부에 가까워질수록 이 자국이 진해지는데, 그 이유는 일단 외벽에 얼음을 형성시켜서 이 가스가 들러붙는 것을 막는 액체산소 연료탱크가 상부에 위치했고, 하부부터 가스에 먼저 노출되기 때문이다.[* 참고로 이 그을음은 1단 로켓을 회수한 이후 따로 제거하지 않고 놔두기 때문에 1번 이상 재사용된 1단을 사용하는 팰컨 9의 표면에 검은 얼룩이 많이 묻은 듯한 모습을 쉽게 확인이 가능하다.] 1. 지상 착륙장 혹은 무인 착륙선과의 거리가 대략 2~3Km 정도로 좁혀지면 엔진 1개를 재점화하며 최종 감속함과 동시에 1단 로켓 하부에 장착된 4개의 착륙기어를 [[삼발이]] 모양처럼 펼쳐 착륙한다. 참고로 착륙장 & 무인 착륙선에 그려진 원안에 딱 들어갈만큼 착륙 정확성이 뛰어난 편. 일단은 2014년 2월에 첫 1단 재사용이 가능한 팰컨 9 로켓을 발사할 예정이라고 보도되었으나[[http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-24331860|#]], 2014년 중에 재사용 가능한 팰컨 9이 발사되지는 않았고 계속 개발과 시험 발사만을 반복했다. 일부 시험 발사는 계획대로 성공했지만[[http://jjy0501.blogspot.kr/2014/08/SpaceX-Falcon9-lands-on-the-Ocean.html|#]][* 개발 중이라서 해상에서 착륙을 실험한 것이 아니라, 팰컨 9의 발사장은 크게 두 곳인데, 주로 쓰는 발사장은 케이프 커내버럴 공군기지 LC-39A와 SLC-40. 흔히 KSC, [[케네디 우주센터]]라고 불리는, 아폴로 시리즈와 30년간 우주왕복선을 쏘아올린 그곳이다. 이곳에서 쏘게 되면 ISS 등지로 가기 위해서는 자연스레 동쪽으로 쏠 수밖에 없는것. 이는 자전방향과 맞춰 Delta V를 아끼기 위한 것도 있다.][* 참고로 두 번째 발사장은 미 공군의 극궤도 군사위성 발사기지인 캘리포니아주 [[반덴버그 공군기지]]에 있다. 이곳에서는 실제 상용 발사보다는 국방부 위성이나 테스트용 발사를 진행하지만 향후 팰컨 헤비의 데뷔전은 이곳에서 쏘기로 예정되어 있다.] 공중에서 폭발한 경우도 있다.[[http://jjy0501.blogspot.kr/2014/08/Falcon9R-explodes-during-test.html|#]][* 아깝게 됐지만, 그래도 다행히 인명 피해나 재산 피해는 없는 듯하다.] 마침내 2015년 1월 10일, CRS-5 발사 때에 드디어 재사용 가능한 Falcon 9이 발사되었는데, 바지선(드론십)에 안정적으로 착륙하지 못하고 격돌하여 파손되었다. CRS-6는 착륙 실패, CRS-7은 발사 실패로 아직 갈 길이 멀어 보였다. 그러나 2015년 12월 22일 [[https://www.youtube.com/watch?v=O5bTbVbe4e4|드디어 1단 육상 착륙에 성공했다.]](착륙 장면은 32분 10초 부분부터 시작된다.)[* 우주개발역사에 길이 남을 명장면 중 하나이다. 한치의 오차도 없이 발사체 스스로 땅에 착륙하는 모습에 직원들마저 놀라 착륙 순간 아수라장이 되었으며 해설위원들조차도 “Holy shit, we did it!(씨X, 우리가 해냈어요!)” 등 라이브 방송에 대고 욕설과 함께 환호를 질렀다.] 11개의 저궤도 위성을 쏘아올리는 OBRCOMM-2 미션에서 1단의 착륙이 성공하였다. 그리고 2016년 4월 8일(미국 동부표준시 기준) 드디어 [[https://youtu.be/sh8V0COrrzE?t=2130|바지선에서 1단 로켓의 해상 착륙에 성공했다.]] 바지선 착륙 시도로는 다섯 번 만에, 4전5기로 성공한 셈이다. 2015년 말 착륙한 B1019 부스터는 현재 텍사스 호손에 있는 스페이스X 본사 앞에 정태보존 중이며, 2016년 4월 착륙한 B1021 부스터는 이듬해 3월 룩셈부르크 국적의 통신위성인 SES-10 발사 미션을 한번 더 뛰어 인류 최초의 완전재활용 로켓 타이틀을 얻은 다음 케이프 커내버럴에 정태보존 중이다.[* 참고로 텍사스 호손에 있는 건 랜딩 기어 4개를 펴서 세워놨지만, 케이프 커내버럴에 있는 건 옆으로 눕혀놨다.] [[파일:Falcon9indroneship.jpg|width=100%]] 안정적인 육상 기지에 착륙하지 않고 굳이 바다 위의 무인 바지선에 착륙하려는 이유는 1차 로켓의 연소가 끝나면 바다 위인 경우가 대부분이라 육지기지로 되돌아오려면 그만큼 연료와 산화제를 많이 남겨야 하고 필연적으로 페이로드에 실을 수 있는 화물도 줄어들게 되기 때문이다. 바다에서 회수하면 연료와 산화제가 적게 들어 경제적으로 유리하다. 또 발사 궤도에 따라 회수 지점도 달라지는데 바다 위의 바지선은 육상기지보다 훨씬 자유롭게 착륙 위치를 선정할 수 있다. 떼문에 화물의 중량과 고객이 원하는 발사궤도에 따라 지상 착륙장 / 해상 바지선과 착륙 을 유동적으로 사용하고 있다. [[파일:Mr-Steven-fairing-catch-render-Teslarati.png|width=100%]] [[페어링]]도 회수 후 재사용한다. 겉보기엔 얼마 안하는 것 같지만, 스페이스X 측의 언급에 따르면 1세트 당 가격이 약 600만 달러로 한화 약 65억 정도되는 고가의 부품이다. 즉, 이것도 회수 후 재활용하면 큰 비용 절감을 꾀할 수 있는데, 내부에 장착된 패러포일이란 낙하산을 전개해 감속함과 동시에 궤도를 계산 후 위 이미지 왼쪽에 보이는 거대한 특수 그물이 달린 배로 공중에서 낙하하는 페어링을 잡는 방식을 사용 중이다. 참고로 특수 선박의 이름은 본래 "Mr.Steven" 이었는데, 2019년 2월 22일 Nusantara Satu 미션 도중 페어링 낙하 예상 해역의 악천후로 인한 파도 때문에 그물 [[내가 고자라니|지지대가 반파되어]] 장기간 수리 및 개조에 들어갔고[* 드래곤 2 캡슐 회수용 선박인 Go Searcher가 임시로 이 임무를 수행했으며, 2019년 4월 12일 팰컨 헤비 Arabsat-6A 미션 당시 성공적으로 페어링을 회수하였다.] 약 1년 뒤인 그리고 2019년 6월 23일에 "Ms.Tree"로 이름을 바꿨다. 이후회수 성공 및 지상 운송 장면이 자주 목격되고 있는 걸 보면 기술 및 노하우가 축적되어 페어링 회수 성공률이 비약적으로 상승한 듯. [[https://news.joins.com/article/23829894|#]] 2023년의 스타링크 Group 6-9 미션에서는 페어링의 10회 재사용(11회 사용)을 달성했다. 초기 블록 5 버전이 기획되었을 때는 1단계 부스터의 3~4회 재사용을 목표로 설계했으나, 그 후 총 10회까지 재사용하기로 방침이 정해졌다. 이는 시사하는 바가 큰데, 10회 재사용에 버틸만한 재질과 설계를 초기부터 해야한다는 것이며, 회수 후 정비태세 또한 10회 이상이 가능하도록 기획해야 한다는 뜻이였다. [[https://www.nasaspaceflight.com/2018/05/block-5-spacex-increase-launch-cadence-lower-prices/|#]] 이후 2021년 5월 최초로 10회 비행을 달성한 부스터(B1051)가 등장하였으며, 2022년 12월에는 최초로 15회 비행을 달성한 부스터(B1058)가 등장했다. 스페이스X는 여기서 그치지 않고, 추가 인증 절차를 거쳐 단일 부스터의 20회 발사를 목표하고 있다. 또한 부스터의 재활용에 필요한 정비 시간도 점점 단축되어, 발사 이후 최단 21일만의 재발사를[* B1062.5 (2022년 4월 8일) ~ B1062.6 (2022년 4월 29일)] 현실에서 달성하고 있다. 2023년 12월 1일에는 팰컨 9 부스터의 250번째 착륙(팰컨 헤비 운용 포함)을 기록했다. 지금까지 발사 횟수 10회 이상을 기록한 부스터는 11개[* B1049(11회 / 마지막 임무에서 미회수), B1051(14회 / 마지막 임무에서 미회수), B1058('''18회'''), B1060(17회), B1061(17회), B1062(17회), B1063(15회), B1067(15회), B1069(11회), B1071(13회), B1073(11회). 회수 시도를 하지 않아 폐기된 B1049와 B1051을 제외한 9개의 부스터는 아직 현역으로 활동 중이다.], 그중 B1058은 발사 횟수가 18번이나 된다. [[https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Falcon_9_first-stage_boosters|1단계 부스터 사용 현황 일람]] 당연한 이야기지만 고객의 요청에 따라 재사용하지 않는 버전으로도 발사가 가능하다. 주로 고각도 발사를 원하는 [[미군]] 관련 미션에서 이러는 경우가 많은 편이며, 그리드 핀과 착륙용 렌딩 기어가 전부 제거된 채 사용한다. 또한 팰컨 9으로만 쓰인 1단 발사체를 몇가지 부품교체 등으로 팰컨 헤비용 부스터 및 코어 스테이지용으로 전환이 가능하다. 현재, 로켓 재사용은 1단 로켓만 이루어지고 있으며 2단 로켓의 재사용은 아예 고려되지 않았다. 그 이유는 아래와 같은데, * 극외권 (500 km 이상)에서 위성이 아래로 떨어지지 않고 안정적으로 지구를 돌려면 평균 27,000~30,000 km로 가속할 필요가 있다. 위성 분리 후 2단 로켓을 착륙시키기 위해서는 속도를 적어도 3,000 km로 줄여야 하나 엔진점화로 속도를 줄이려면 그만큼 엄청난 연료가 필요하게 된다. 연료를 늘리려면 로켓의 크기가 커져야 하고 그만큼 무게가 늘어나니 1단 로켓의 엔진도 더 늘려야 하며 연료도 더 빠르게 소모된다. * [[크루 드래곤]]과 비슷하게 방열판을 장착해 공기로 감속하는 아이디어도 있었으나 약 30,000 km에서 1/10 속도로 감속하기 위해서는 단순히 계산해도 방열판의 두께가 기존의 10배가 되어야 하며 재질과 무게를 고려하면 #1과 같은 문제가 일어나므로 현실적이지 못해 폐기되었다. * 방열판을 장착할 마땅한 곳이 없었다. 크루 드래곤은 비상로켓을 옆으로 배치하고 아래에 방열판을 장착하지만 2단 로켓의 경우 아래엔 엔진, 위에는 위성이 있어서 이는 불가능하며, 방열판을 옆으로 붙인다 해도 수많은 테스트가 필요했기에 시간과 비용을 고려해 이것도 폐기되었다. * 대형 도티 풍선을 달아서 [[에어바운스]]에 착륙시킨다거나 풍선 형태의 낙하산인 Ballute를 전개하여 감속하며 착륙시키는 등의 아이디어도 있었지만, 약 30,000 km나 되는 속도를 감당할 수 없기에 이 역시 폐기되었다. 이 외에도 많은 아이디어가 나왔지만 현실성이 없어 모두 폐기되었으며, 2단 로켓의 재사용 목표는 [[스타십(스페이스X)|다음 프로젝트]]에서 이루는 것으로 결론지어졌다.저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기