민간 우주선의 대기권 재진입과 해상 착수 과정이 전 세계에 실시간으로 중계되며 우주 산업의 새로운 이정표가 세워졌다. 최근 보도에 따르면 우주 궤도에 머물던 유인 우주선이 시속 4만km의 속도로 대기권에 진입한 뒤 낙하산을 펼치고 바다에 안착해 탑승자 전원이 무사히 귀환했다. 그동안 대기권 진입 시 발생하는 플라즈마로 인한 통신 단절(블랙아웃) 구간을 극복하고 고화질 영상이 끊김 없이 송출된 것은 상당히 이례적인 시도다.
우주 산업의 패권 경쟁에서 가장 중요한 요소는 로켓 재사용 기술을 통한 '발사 비용 절감'이라는 것이 업계의 일반적 시각이다. 1회용 로켓 시대에서 다회용 로켓 시대로 넘어가며 우주 접근성이 획기적으로 낮아졌다는 데는 이견이 없다. 그러나 이번 착륙 생중계가 시장에 던진 진짜 메시지는 다르다. 우주 경제의 진짜 병목은 우주로 올라가는 발사체가 아니라, 극단적인 환경을 견디고 지구로 돌아오는 궤도선과 유인 우주선의 '안전한 귀환 및 빠른 재사용'에 있다.
시속 4만km 낙하, 우주선 착륙 원리는?
우주선이 고도 400km 궤도에서 지구로 귀환할 때 진입 속도는 시속 2만 7,000km에서 최대 4만km에 달한다. 이 엄청난 운동 에너지를 줄이기 위해 우주선은 대기와의 마찰을 이용한다. 대기권 진입 시 우주선 전면부는 압축된 공기로 인해 2,000도 이상의 초고열 플라즈마에 휩싸인다. 이 열을 견디는 방열판(Heat Shield) 기술과 고도 5km 부근에서 속도를 시속 30km 이하로 급감속시키는 다단계 낙하산 시스템이 우주선 착륙 원리의 핵심이다.
지금까지 대기권 진입 과정은 고열의 플라즈마가 전파를 차단해 지상 관제소와의 통신이 수 분간 단절되는 것이 당연하게 여겨졌다. 하지만 이번 임무에서는 자체 위성 통신망을 활용해 플라즈마의 간섭을 우회하는 데이터 릴레이 방식을 적용, 착륙 전 과정을 생중계하는 데 성공했다. 사안에 밝은 업계 관계자는 "블랙아웃을 극복한 실시간 데이터 전송은 단순한 볼거리를 넘어, 귀환 중 발생하는 선체 스트레스 데이터를 즉각적으로 분석할 수 있게 해 재사용 준비 기간을 대폭 줄이는 핵심 인프라"라고 설명했다.
스페이스 X 우주선 착륙, 발사보다 귀환이 진짜 돈이 되는 이유?
발사체 비용 절감이 우주 산업 1막의 핵심이었다면, 2막의 승부처는 궤도선의 턴어라운드(재발사 준비) 시간 단축이다. 이를 뒷받침하는 세 가지 핵심 데이터가 있다.
첫째, 방열판 교체 비용과 시간의 경제성이다. 과거 우주왕복선은 한 번 비행 후 수천 개의 방열 타일을 일일이 점검하고 교체하는 데 수개월이 걸렸다. 반면 최신 민간 우주선은 일체형 복합소재 방열판을 적용해 점검 시간을 획기적으로 줄였다. 방열 시스템의 내구성이 10% 향상될 때마다 우주선 유지보수 비용은 약 25% 절감되는 것으로 추산된다.
