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연방 항공청(Federal Aviation Administration)은 수요일에 SpaceX의 거대한 Starship 로켓의 세 번째 전체 규모 시험 비행에 대한 상업 발사 면허를 승인했다고 발표했다.

이번 허가는 SpaceX가 남부 텍사스에서 Starship을 발사하기 전의 마지막 규제 장애물이다. 지난해 두 차례의 시험 발사에 이어 세 번째로 예정된 세계에서 가장 강력한 로켓의 비행은 목요일 아침에 예정되어 있다.

SpaceX의 Starship 로켓과 Super Heavy 부스터는 미국-멕시코 국경에서 북쪽으로 몇 마일 떨어진 텍사스만 연안의 Starbase 시험장에서 발사될 예정이다. 거의 400피트(121미터) 높이의 로켓에 대한 발사 창은 목요일 오전 7시 CDT(12:00 UTC)에 열리며 110분 동안 지속된다. SpaceX의 X 페이지나 여러 제3자 YouTube 라이브 스트림 중 하나에서 발사를 실시간으로 시청할 수 있다. 여기에는 LabPadre와 Spaceflight Now에서의 라이브 스트림이 포함되어 있다.

연방 항공청은 "SpaceX가 모든 안전, 환경, 정책 및 재정적 책임 요구 사항을 충족시켰다고 판단했다"고 성명에서 말했다.

"면허는 제안된 OFT-3(궤도 비행 시험-3) 작업의 모든 단계에 적용된다"고 FAA는 밝혔다. "이는 텍사스에서의 발사 준비 및 이륙, 멕시코만에서의 Super Heavy 부스터의 수상 착륙, 그리고 인도양에서의 Starship 차량의 수상 착륙을 포함한다.

이번이 SpaceX가 Starship의 인도양 착수를 목표로 한 첫 번째 시도이다. 지난해의 두 차례 시험 비행은 태평양에서의 착수를 목표로 했으나, SpaceX는 이번 발사의 궤적을 변경하여 처음으로 우주에서의 Raptor 엔진 재시작을 비롯한 몇 가지 추가적인 시험 목표를 달성하기로 했다.

연방 관리들은 인도양에서 Starship의 재진입 및 수상 착륙의 환경 영향을 연구하기 위해 "계층적 환경 평가"를 수행했다. 연방 관계자들은 SpaceX의 제안을 승인했다.

녹색 신호등

만약 Starship이 목요일 발사 창의 시작 시간에 발사된다면, Starbase의 해가 뜨기 거의 40분 전에 이륙할 것이다. 이는 Starship의 첫 번째 야간 발사가 될 것이지만, 이륙의 타이밍은 일출에 충분히 가까워서 로켓이 상층 대기로 상승하며 확장하는 엔진 배기가스가 햇빛에 의해 빛을 발할 수 있다.

황혼 발사는 화려하며 종종 일명 "해파리" 효과를 발생시키는데, 이는 로켓 배기 흔적의 얼음 결정에 햇빛이 반사되어 일출 전이나 일몰 후 어두운 하늘 배경에 대해 시각적으로 인상적인 현상이다. 물론 로켓의 해파리 배기 흔적의 가시성은 구름의 덮임에 달려 있지만, 맑은 하늘을 가정한다면 목요일 발사 창의 시작 시간에 이륙하는 Starship은 휴스턴과 멕시코만의 다른 부분에서도 볼 수 있을 것이다.

목요일 Starbase의 날씨 전망은 구름의 덮임 측면에서 일반적으로 유리하며, 공식 국립 기상청 예보에는 뇌우가 없다. 하지만 예보관들은 수요일 저녁부터 목요일에 걸쳐 바람이 부는 조건을 예측하며, 20에서 30마일의 강풍을 예상한다. SpaceX는 Starship 발사를 위한 바람 한계를 밝히지 않았다. 목요일 아침까지 밤새 이어지는 안개의 가능성도 있지만, 이는 발사 관람 외에는 영향을 미치지 않을 것으로 예상된다.

지난 4월에 있었던 첫 Starship 시험 비행의 결과는 혼합적이었다. 로켓의 Raptor 엔진에서 발생한 폭발은 발사대를 손상시켰고, 부스터의 여러 엔진이 실패하여 차량이 제어 불능 상태로 뒤집히며 이륙 몇 분 후에 자체 파괴되었다.

SpaceX는 Super Heavy 부스터의 33개 Raptor 엔진이 생성하는 폭발과 열로부터 지상 인프라를 보호하기 위해 Starbase의 발사대를 물 덮개 시스템으로 업그레이드했다. 엔지니어들은 또한 엔진의 신뢰성을 향상시키고, 이륙 몇 분 후에 Super Heavy 부스터가 Starship의 상단 단계와 분리되는 방식을 변경했다. SpaceX는 상단 단계 분리 직전에 상단 단계의 6개 Raptor 엔진을 점화하는 새로운 "핫 스테이징" 기술도 도입했다.

이러한 변화들은 지난 11월의 두 번째 Starship 발사에서 완벽하게 작동했으며, Starship 상단 단계는 거의 목표 속도에 도달했다. 초과 액체 산소를 배출하는 계획된 과정에서 Starship에는 누출이 발생하여 "연소 사건"이 발생했고, 결국 로켓의 컴퓨터가 자체 파괴 명령을 내렸다.

Super Heavy 부스터는 SpaceX가 대규모 Starship 첫 단계를 회수하고 재사용하는 계획의 일환으로 멕시코만에서 제어된 수상 착륙을 시도할 예정이었다. 하지만 부스터는 해안에서 일정 거리 떨어진 수상 착륙 구역으로 되돌아가는 과정에서 몇몇 엔진이 산화제 터보펌프에서 압력을 잃어버리며 상층 대기에서 자체 파괴되었다. SpaceX는 이 문제의 원인이 액체 산소 공급에서 필터 차단에 있음을 밝혀냈다.

3차 비행을 위한 변경사항

이러한 기술적 문제에도 불구하고, Starship은 지난 11월의 시험 비행에서 처음으로 우주에 도달했다. SpaceX는 이번 주 발사로 이러한 진전을 바탕으로 하고자 한다. 관계자들의 낙관을 표시하며, SpaceX는 세 번째 Starship 발사에 몇 가지 추가 목표를 추가했다.

Starship의 세 번째 비행에서 변경된 한 가지는 발사 전 추진제 충전 순서다. 발사 팀은 이륙 53분 전에 2단계 로켓에 초저온 메탄과 액체 산소 10백만 파운드 이상을 채우기 시작할 것이다. 이전에는 SpaceX가 이륙 한 시간 반 전에 추진제 적재를 시작했다. Starship은 이륙 3분 전에 완전히 적재될 것이며, 33개의 Raptor 엔진은 T-마이너스 3초에서 활성화될 것이다.

11월 발사와 유사한 프로필을 따라 Super Heavy 부스터는 Starbase에서 동쪽으로 향하고 약 2분 42초 동안 메탄 연료 엔진을 작동시킨 후 분리될 것이며, 이후 Starship은 6개 엔진을 점화한다. Super Heavy가 멕시코만에서 목표한 수상 착륙을 향해 기동하는 동안, Starship은 T+8분 33초까지 6개 엔진을 작동시켜 인도양으로 향하는 준궤도 궤적을 따라 지구 반대편까지 충분한 속도를 얻을 것이다.

이는 Starship의 마지막 발사와는 달랐으며, 해당 비행에서는 하와이 북서쪽 태평양에 착수할 예정이었다. 그러나 발사 마지막 단계에서 자체 파괴함에 따라 Starship의 잔해는 푸에르토리코 북쪽 대서양에 떨어졌다.

Starship의 세 번째 시험 비행은 SpaceX의 우주 공간에서의 재연료 기술의 초기 단계 시연을 포함할 것이다. Starship이 NASA의 아르테미스 프로그램을 위해 달로, 또는 저지구 궤도를 넘어 다른 곳으로 비행하기 전에, SpaceX는 궤도에서 재연료를 마스터해야 한다. 이는 Starship 탱커가 저지구 궤도로 비행하여 Starship 로켓에 메탄과 액체 산소 추진제를 공급하는 복잡한 안무를 포함할 것이다.

이번 비행에서, SpaceX는 Starship의 주 탱크와 상단의 헤더 탱크 사이에서 극저온 추진제를 이전하는 것을 시도할 것이다.

마지막으로, SpaceX는 우주에서 Starship의 Raptor 엔진을 재시작하는 것을 시도할 것이다. 성공한다면, 이것은 또 다른 Starship 이정표가 될 것이다. Raptors는 SpaceX가 Starship으로 수행하고자 하는 대부분의 임무, 달로의 유인 비행을 포함하여, 엔진이 우주선의 달 표면 착륙을 제어하고 그것을 다시 궤도로 발사하는 데 사용될 것이기 때문에 우주에서 재점화해야 한다.

Starship은 인도양 상공의 대기로 되돌아올 것이다. SpaceX가 Starship 비행 프로필의 발사 부분을 성공적으로 시연한다면, 지구로의 귀환은 엔지니어가 차량의 열 보호막 성능을 평가할 첫 번째 기회가 될 것이다. 이 보호막은 재진입 중 가장 높은 온도를 경험할 차량 부분을 덮는 육각형 세라믹 타일로 구성되어 있다. Super Heavy 부스터와 마찬가지로, Starship 자체도 회수 가능하고 재사용 가능하도록 설계되었다.

FAA에 따르면, 이번 시험 비행의 경우, Starship은 대기를 통해 수동으로 하강할 것이다. SpaceX는 차량을 회수하려는 시도를 하지 않을 것이다.

"Starship이 명목상으로 계획된 하강 단계를 완료한다면, SpaceX는 Starship이 인도양 표면과 충돌하여 폭발하고 대부분의 잔해가 가라앉을 것으로 예상한다"고 FAA 관계자는 그들의 업데이트된 환경 평가에서 말했다. "Starship이 온전한 상태에서의 충돌 전에 어떤 차량이 파괴된다면, 이는 이상으로 간주될 것이다."

이미 두 차례의 Starship 비행을 기록했음에도 불구하고, SpaceX는 아직 차량을 재진입의 시험에 직면시킬 기회가 없었다. Starship의 세 번째 시험 비행으로 이 지점에 도달하면, 엔지니어는 로켓의 발사 순서에 대해 많은 확인을 할 수 있을 것이며, 차량이 지구로 돌아올 수 있는 능력에 대해 배울 수 있는 완전히 새로운 단계를 열게 될 것이다.