"우주선을 잃었다"…스페이스X '스타십2' 데뷔전 절반의 성공

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2025.01.17 09:19

과학

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"우주선을 잃었다"…스페이스X '스타십2' 데뷔전 절반의 성공

스타십2의 1단 로켓 부스터인 슈퍼헤비가 메카질라로 귀환하는 모습 / 사진=스페이스X 중계 화면 캡처
스페이스X가 달·화성 탐사를 목표로 개발한 대형 우주선 '스타십'의 일곱 번째 지구궤도 시험비행이 절반의 성공을 거뒀다. 회사 측이 야심차게 시도한 1단 로켓 부스터 회수에는 두 번째로 성공했지만 2단 우주선이 부스터와 분리 후 통신이 두절돼 사라지며 비행을 이어가지 못했다.

스페이스X는 이날 오후 4시37분(미 중부시간) 텍사스주 남부 보카치카 해변의 우주발사시설 '스타베이스'에서 스타십의 업그레이드 버전인 '스타십2'를 발사했다. 스페이스X는 이전 비행과 마찬가지로 발사 과정을 온라인으로 중계했다. 스타십2는 발사 후 예정대로 1단 로켓 부스터인 슈퍼헤비와 2단 우주선이 성공적으로 분리됐으나 2단 우주선이 생중계 화면에서 사라졌다.

스페이스X 측은 "비행 시작 후 8분30초 만에 우주선과의 연락이 끊어졌다"며 "무슨 일이 일어났는지 정확히 파악하려면 앞으로 며칠은 더 걸릴 것"이라고 말했다. "우주선이 사라졌다"는 표현도 사용했다.

스페이스X는 이번 7차 시험 발사에서 스타십2를 선보였다. 스타십2는 궤도 재진입시 열 손상을 줄이기 위해 스타십 노즈콘(머리 부분)의 날개 크기를 줄이고 열 차폐막과 이격시키는 등 외관 변경이 눈에 띄었다. 길이도 기존 121m에서 123m로 2m 길어졌다.

또 스타십에는 연료가 1200t이 실렸지만 스타십2에는 1500t이 실렸다. 신형 연료 탱크 탑재를 위한 내부 설계 변경도 단행했다. 밸브 제어와 센서 판독을 보다 정교하게 수행하기 위해 추진체 항법 장치 모듈도 개선했다. 겉모습만 같은 뿐 사실상 전혀 다른 로켓이라는 평가다.

스페이스X는 시험발사에서 스타십2의 페이로드(적재함) 운반 능력 실험을 위해 스타링크 위성과 크기 및 무게가 비슷한 10개의 스타링크 시뮬레이터(모형)를 적재해 우주에 배치한다는 계획을 세웠다. 하지만 스타십2의 궤도진입 실패로 이 프로젝트 도전도 다음으로 미뤄지게 됐다.

다만 스타십2을 밀어 올린 임무를 끝낸 슈퍼 헤비는 발사 후 약 7분 만에 역추진 방식으로 랩터 엔진을 재가동해 '메카질라'로 불리는 지상 발사탑의 공중 젓가락 팔에 완벽히 안착했다. 메카질라를 이용한 공중 회수는 지난 5차 시험 발사에 이어 두 번째로 성공했다.

앞서 스페이스X는 2023년 4월과 11월, 지난해 3월과 6월, 10월, 11월까지 6차례에 걸쳐 지구궤도 시험비행을 진행했다. 이 가운데 초반 4차례의 비행에서는 실패를 겪었으나 지난해 10월 5차부터 계획된 비행 과정을 완료하며 점차 성공에 가까운 모습을 보였다.

머스크는 그동안 화성을 개척해 인류가 이주할 수 있게 한다는 목표로 스타십을 개발해 왔다. 이 우주선은 미 항공우주국(NASA)이 반세기 만에 인류를 달에 보내려고 추진하는 ‘아르테미스’ 프로젝트 3단계 임무에도 사용될 예정이다.

스타십2가 발사하는 모습 / 사진=AP 연합

강경주 기자 qurasoha@hankyung.com

댓글 12 / 1 페이지

writer (211.♡.195.249)

어제 10:32

Starship은 대기권 밖에서 시속 20,000km/h 정도로 가속되는것까지는 봤는데 이정도면 그냥 타서 없어지려나요 아니면 빙빙돌다가 어디 지구에 쾅 하려나요..?

writer (211.♡.103.55)

어제 10:36

@writer님에게 답글 우주궤도에 진입할 정도의 속도(대략 시속 2만~2만8천 km)로 지구 주변을 도는 물체가 ‘스타쉽급’ 열차폐막(열 차폐 타일 등)을 갖추고 있다면, 단순히 마찰열로 인해 완전히 소실되지는 않을 가능성이 높습니다. 즉, “다 타버리기보다는 제대로 된 자세 제어를 하지 못하면 대기권 재진입 과정에서 파편화가 일부 일어나더라도 일정 부분은 지면에 도달할 확률이 있다” 정도로 요약할 수 있습니다.

왜 완전히 타서 사라지지 않을까?
1. 열차폐막 성능
스페이스X의 스타쉽 등은 지구 저궤도(LEO) 재진입 시 발생하는 최고 속도(시속 약 2만7~2만8천 km)와 엄청난 대기 마찰열을 견뎌야 합니다. 따라서 이 정도급(또는 유사 수준)의 열차폐막이라면 시속 2만 km의 재진입 열을 견딜 가능성이 매우 높습니다.
2. 재진입 궤적과 자세 제어
• 만약 물체가 재진입 시 ‘올바른 자세(Angle of attack)’를 유지하지 못하고 마구 회전하거나 뒤집히면, 설계된 곳(열을 주로 받는 면)이 아닌 다른 곳에 열이 집중되어 구조물이 파손될 가능성이 커집니다.
• 그러나 어느 정도 자세가 유지되거나 의도치 않은 회전이 있더라도, 열차폐막 자체가 충분한 내열성을 갖추고 있다면 완전 파괴보다는 “부분 소실 → 파편 낙하” 시나리오가 일어날 수 있습니다.
3. 재진입 속도의 중요성
우주왕복선이나 스타쉽 등은 최대 시속 2만7~2만8천 km 수준에서도 생존하도록 설계되었습니다. 질문에서 제시된 시속 2만 km는 그보다 다소 낮은 편에 해당하므로, 체계적인 자세 제어나 감속 과정 없이 ‘무방비’로 들어온다 해도 열차폐 설계 스펙에 따라 적지 않은 부분이 살아남을 수 있습니다.

결론적으로
• 통제된 재진입: 로켓이나 우주선처럼 자세 제어와 감속이 제대로 이뤄지면(감속 후 착륙 시스템까지 준비되었다면) 안전하게 착륙하거나 원하는 지점에 내려올 수 있습니다.
• 통제되지 않은 재진입: 자세 제어 없이 자연 낙하 상태로 들어오는 경우, 열차폐막이 버텨 주더라도 기체의 일부 파손(파편화)은 충분히 발생할 수 있습니다. 그래도 완전히 증발하지 않고 어느 정도 크기의 파편(혹은 본체 일부)이 지면에 충돌할 가능성이 있습니다.

결국 ‘스타쉽급 열차폐막을 가진 물체라면 대기권 재진입에서 전부 소실되지는 않을 수 있고, 어느 정도의 형태로 지상에 충돌할 가능성이 높다’고 정리할 수 있습니다.

우주궤도에 진입할 정도의 속도(대략 시속 2만~2만8천 km)로 지구 주변을 도는 물체가 ‘스타쉽급’ 열차폐막(열 차폐 타일 등)을 갖추고 있다면, 단순히 마찰열로 인해 완전히 소실되지는 않을 가능성이 높습니다. 즉, “다 타버리기보다는 제대로 된 자세 제어를 하지 못하면 대기권 재진입 과정에서 파편화가 일부 일어나더라도 일정 부분은 지면에 도달할 확률이 있다” 정도로 요약할 수 있습니다.

왜 완전히 타서 사라지지 않을까?
	1.	열차폐막 성능
스페이스X의 스타쉽 등은 지구 저궤도(LEO) 재진입 시 발생하는 최고 속도(시속 약 2만7~2만8천 km)와 엄청난 대기 마찰열을 견뎌야 합니다. 따라서 이 정도급(또는 유사 수준)의 열차폐막이라면 시속 2만 km의 재진입 열을 견딜 가능성이 매우 높습니다.
	2.	재진입 궤적과 자세 제어
	•	만약 물체가 재진입 시 ‘올바른 자세(Angle of attack)’를 유지하지 못하고 마구 회전하거나 뒤집히면, 설계된 곳(열을 주로 받는 면)이 아닌 다른 곳에 열이 집중되어 구조물이 파손될 가능성이 커집니다.
	•	그러나 어느 정도 자세가 유지되거나 의도치 않은 회전이 있더라도, 열차폐막 자체가 충분한 내열성을 갖추고 있다면 완전 파괴보다는 “부분 소실 → 파편 낙하” 시나리오가 일어날 수 있습니다.
	3.	재진입 속도의 중요성
우주왕복선이나 스타쉽 등은 최대 시속 2만7~2만8천 km 수준에서도 생존하도록 설계되었습니다. 질문에서 제시된 시속 2만 km는 그보다 다소 낮은 편에 해당하므로, 체계적인 자세 제어나 감속 과정 없이 ‘무방비’로 들어온다 해도 열차폐 설계 스펙에 따라 적지 않은 부분이 살아남을 수 있습니다.

결론적으로
	•	통제된 재진입: 로켓이나 우주선처럼 자세 제어와 감속이 제대로 이뤄지면(감속 후 착륙 시스템까지 준비되었다면) 안전하게 착륙하거나 원하는 지점에 내려올 수 있습니다.
	•	통제되지 않은 재진입: 자세 제어 없이 자연 낙하 상태로 들어오는 경우, 열차폐막이 버텨 주더라도 기체의 일부 파손(파편화)은 충분히 발생할 수 있습니다. 그래도 완전히 증발하지 않고 어느 정도 크기의 파편(혹은 본체 일부)이 지면에 충돌할 가능성이 있습니다.

결국 ‘스타쉽급 열차폐막을 가진 물체라면 대기권 재진입에서 전부 소실되지는 않을 수 있고, 어느 정도의 형태로 지상에 충돌할 가능성이 높다’고 정리할 수 있습니다.

writer (211.♡.103.55)

어제 10:36

@writer님에게 답글 여러 변수(물체의 실제 질량, 재진입 각도·속도, 대기권에서의 파편화 여부 등)에 따라 달라지지만, 일단 ‘스타쉽급 열 차폐막을 갖춘 대형 물체’가 어느 정도 온전한 형태로 지상에 추락한다면 국지적으로는 매우 큰 충돌 에너지를 일으킬 수 있습니다. 다만 이를 ‘도시 전체를 날릴 정도’로 상상할 필요는 없고, 꽤 심각한 국지 피해가 예상된다고 보시면 됩니다.

1. 재진입 에너지가 얼마나 될까?
• 일반적으로 지구 저궤도(LEO)에서 재진입하는 속도는 초속 7.8km(시속 약 28,000km) 안팎이며, 질문에서는 시속 20,000km 정도를 가정했습니다.
• 예시로, “질량이 100톤 정도”인 물체가 초속 7~8km로 지상에 충돌한다고 단순 가정해보면, 운동에너지를 ‘TNT 환산’으로 약 수백 톤에서 1킬로톤(kT) 정도 수준이 될 수 있습니다.
• (참고) 1kT는 TNT 1,000톤 분량의 폭발 에너지와 비슷합니다.

즉, ‘대형 우주 발사체 수준’의 물체가 고속으로 추락하면, 소형 전술핵(수 kT 미만) 정도의 폭발과 비슷한 국지적 충격을 줄 가능성이 충분히 있습니다.

2. 실제로 어느 정도 피해가 생길까?
1. 파편화 여부
• 대형 물체라도 대기권 진입 중에 부분 파손·파편화가 일어나면, 한 점에 모든 에너지가 집중되지 않고 여러 지점으로 확산되어 낙하할 수 있습니다.
• 이 경우, 하나의 대형 충돌 대신 파편들이 다양한 지점에 떨어지는 형태가 되므로 피해가 넓게 분산될 수도 있지만, 그만큼 국지적인 폭발력(단일 충돌)은 줄어듭니다.
2. 온전한 형태로 충돌하는 경우
• ‘스타쉽급’ 내열 설계를 갖추고 자세(Angle of Attack)를 제대로 유지한다면, 대기권을 비교적 온전하게 통과하여 지표에 다다를 수도 있습니다.
• 이때는 매우 강력한 충격파가 발생하면서, 착지 지점 주변으로 큰 파괴와 지표 변형(상당한 규모의 ‘운석 충돌 분지’ 수준까지는 아니더라도 상당한 크기 구덩이)이 생길 수 있습니다.
3. 충돌 각도(Shallow vs. Steep)
• 진입 각도가 얕을수록 대기와 ‘길게 마찰’하며 속도를 더 많이 잃을 수 있어, 충돌 시 에너지가 다소 줄어듭니다.
• 반대로 각도가 가파를수록 빠른 시간 내 속도를 거의 그대로 지표에 전달하므로, 충돌 피해가 더 커질 수 있습니다.

3. 실제 사례와 비교
• 스카이랩(Skylab) (질량 약 77톤): 1979년 통제 불능으로 재진입하며 서호주 일부 지역에 잔해물이 떨어졌습니다. 큰 인명 피해는 없었지만, 비교적 큰 파편들이 발견됐고, 상당히 넓은 지역에 불시착 흔적이 남았습니다.
• 미르 우주정거장 (질량 약 120톤): 2001년, 통제된 재진입으로 태평양 한가운데에 낙하. 큰 문제 없이 해상에서 소실/침몰했습니다.

스카이랩보다 더 무겁고 단단하며, 열차폐가 훨씬 우수한 ‘스타쉽급’ 물체라면, 사람이 많이 사는 육지로 그대로 추락할 경우 지역 단위로 큰 피해가 발생할 수 있습니다.

4. 종합 결론
• ‘완전히 불타 없어지지 않고’, 상당 부분(또는 대부분)이 지상까지 도달할 가능성이 높습니다.
• 추락 과정에서 일부 파편화가 되더라도, 질량과 속도가 큰 만큼 충돌 지점 주변에는 강력한 폭발적 충격이 가해질 것입니다.
• 규모가 수백에서 수천 톤(TNT 환산) 정도의 폭발 에너지에 해당할 수 있으므로, 인구 밀집 지역이라면 건물 파손과 사상자 발생 같은 심각한 피해가 우려됩니다(특히 “통제되지 않은 재진입” 시).
• 하지만 이는 소행성 충돌급(수십~수백 메가톤)처럼 대륙 단위로 재해를 일으키는 수준과는 거리가 멀고, 크게 잡아도 도심의 일부 구역을 파괴할 정도로 생각할 수 있습니다.

결국 지상에 추락한다면 ‘국지적 재난’을 야기할 수 있는 충돌이 될 수 있으나, 도시 전역이나 광범위 지역을 초토화할 정도의 규모는 아닙니다. 특히 불시 추락 가능성이 생길 경우, 대부분 우주 기관에서 해상(특히 태평양 한가운데) 으로 유도하려 노력하는 이유이기도 합니다.

여러 변수(물체의 실제 질량, 재진입 각도·속도, 대기권에서의 파편화 여부 등)에 따라 달라지지만, 일단 ‘스타쉽급 열 차폐막을 갖춘 대형 물체’가 어느 정도 온전한 형태로 지상에 추락한다면 국지적으로는 매우 큰 충돌 에너지를 일으킬 수 있습니다. 다만 이를 ‘도시 전체를 날릴 정도’로 상상할 필요는 없고, 꽤 심각한 국지 피해가 예상된다고 보시면 됩니다.

1. 재진입 에너지가 얼마나 될까?
	•	일반적으로 지구 저궤도(LEO)에서 재진입하는 속도는 초속 7.8km(시속 약 28,000km) 안팎이며, 질문에서는 시속 20,000km 정도를 가정했습니다.
	•	예시로, “질량이 100톤 정도”인 물체가 초속 7~8km로 지상에 충돌한다고 단순 가정해보면, 운동에너지를 ‘TNT 환산’으로 약 수백 톤에서 1킬로톤(kT) 정도 수준이 될 수 있습니다.
	•	(참고) 1kT는 TNT 1,000톤 분량의 폭발 에너지와 비슷합니다.

즉, ‘대형 우주 발사체 수준’의 물체가 고속으로 추락하면, 소형 전술핵(수 kT 미만) 정도의 폭발과 비슷한 국지적 충격을 줄 가능성이 충분히 있습니다.

2. 실제로 어느 정도 피해가 생길까?
	1.	파편화 여부
	•	대형 물체라도 대기권 진입 중에 부분 파손·파편화가 일어나면, 한 점에 모든 에너지가 집중되지 않고 여러 지점으로 확산되어 낙하할 수 있습니다.
	•	이 경우, 하나의 대형 충돌 대신 파편들이 다양한 지점에 떨어지는 형태가 되므로 피해가 넓게 분산될 수도 있지만, 그만큼 국지적인 폭발력(단일 충돌)은 줄어듭니다.
	2.	온전한 형태로 충돌하는 경우
	•	‘스타쉽급’ 내열 설계를 갖추고 자세(Angle of Attack)를 제대로 유지한다면, 대기권을 비교적 온전하게 통과하여 지표에 다다를 수도 있습니다.
	•	이때는 매우 강력한 충격파가 발생하면서, 착지 지점 주변으로 큰 파괴와 지표 변형(상당한 규모의 ‘운석 충돌 분지’ 수준까지는 아니더라도 상당한 크기 구덩이)이 생길 수 있습니다.
	3.	충돌 각도(Shallow vs. Steep)
	•	진입 각도가 얕을수록 대기와 ‘길게 마찰’하며 속도를 더 많이 잃을 수 있어, 충돌 시 에너지가 다소 줄어듭니다.
	•	반대로 각도가 가파를수록 빠른 시간 내 속도를 거의 그대로 지표에 전달하므로, 충돌 피해가 더 커질 수 있습니다.

3. 실제 사례와 비교
	•	스카이랩(Skylab) (질량 약 77톤): 1979년 통제 불능으로 재진입하며 서호주 일부 지역에 잔해물이 떨어졌습니다. 큰 인명 피해는 없었지만, 비교적 큰 파편들이 발견됐고, 상당히 넓은 지역에 불시착 흔적이 남았습니다.
	•	미르 우주정거장 (질량 약 120톤): 2001년, 통제된 재진입으로 태평양 한가운데에 낙하. 큰 문제 없이 해상에서 소실/침몰했습니다.

스카이랩보다 더 무겁고 단단하며, 열차폐가 훨씬 우수한 ‘스타쉽급’ 물체라면, 사람이 많이 사는 육지로 그대로 추락할 경우 지역 단위로 큰 피해가 발생할 수 있습니다.

4. 종합 결론
	•	‘완전히 불타 없어지지 않고’, 상당 부분(또는 대부분)이 지상까지 도달할 가능성이 높습니다.
	•	추락 과정에서 일부 파편화가 되더라도, 질량과 속도가 큰 만큼 충돌 지점 주변에는 강력한 폭발적 충격이 가해질 것입니다.
	•	규모가 수백에서 수천 톤(TNT 환산) 정도의 폭발 에너지에 해당할 수 있으므로, 인구 밀집 지역이라면 건물 파손과 사상자 발생 같은 심각한 피해가 우려됩니다(특히 “통제되지 않은 재진입” 시).
	•	하지만 이는 소행성 충돌급(수십~수백 메가톤)처럼 대륙 단위로 재해를 일으키는 수준과는 거리가 멀고, 크게 잡아도 도심의 일부 구역을 파괴할 정도로 생각할 수 있습니다.

결국 지상에 추락한다면 ‘국지적 재난’을 야기할 수 있는 충돌이 될 수 있으나, 도시 전역이나 광범위 지역을 초토화할 정도의 규모는 아닙니다. 특히 불시 추락 가능성이 생길 경우, 대부분 우주 기관에서 해상(특히 태평양 한가운데) 으로 유도하려 노력하는 이유이기도 합니다.

writer (211.♡.103.55)

어제 10:37

@writer님에게 답글 라고 o1 모델이 말하네요.. 무섭당..

조알 (75.♡.52.153)

어제 10:48

@writer님에게 답글 발사실패 후 추락을 대비해서 쏠 때 공해상에 추락하도록 궤도를 설정하고 쏩니다. 물론 예측을 벗어나는 시점에 추락해서 예상과 다른 궤도를 그리게 될 수는 있겠지만, 그래도 웬만해서는 인구밀집지역에 추락할만한 경로를 설정하지 않죠.

crearity (175.♡.165.160)

어제 11:55

@writer님에게 답글 비행경로도 안전하게 설정하지만,..
FTS(Flight Termination System)이 있어서 특정조건이 만족하면 자동으로, 혹은 수동으로 폭파시킵니다.
그래서 지상에는 별 타격이 없습니다.

writer (211.♡.194.201)

어제 12:34

@crearity님에게 답글 네 완전히 교신이 안된다고 들어서요. 먼가 교신이 끊어졌을 때ㅜ자폭장치(멋있다…) 같은게 말씀하신대로 있을거같네요

메모리님 (27.♡.2.140)

어제 12:39

@writer님에게 답글 https://youtu.be/Jx997oano98?si=hKzFNbcCp3eHm2qM

분해 폭파되었습니다

writer (211.♡.195.5)

어제 12:40

@메모리님님에게 답글 오! 일하느라 follow up을 못했는데 장관이네요

조알 (75.♡.52.153)

어제 10:47

일론머스크 개인 및 소수의 투자자가 소유한 스페이스엑스가 혁신을 이어갈 수 있는 이유는 정부 프로젝트이거나 공개기업의 프로젝트가 아니기 때문도 한몫 하는 것 같습니다.
만약 정부 주도의 프로젝트였다면.. 스페이스엑스의 개발 초창기에 폭발하고 실패하고 하는 과정 몇번만 하면 여론이 난리나고 프로젝트가 분명 중단되었을 겁니다.
그건 정부 주도가 아니라 공개기업의 주도였다 하더라도 주주들이 발 빼고 주가 하락하고 난리가 나겠죠..
하지만 대주주 개인과 아주 소수의 투자자가 전적으로 지분을 소유한 스페이스엑스는 초창기 개발 당시부터 실패에 실패를 거듭하고 비난하는 여론에 의해 욕을 계속 먹더라도 투자를 중단하지 않고 거기서 배운 노하우를 계속 개선해 나가는게 가능했고 그래서 지금의 성과를 이룰 수 있지 않았나 하는 생각이 듭니다.