팰컨 1

팰컨 1은 스페이스X의 첫 로켓이다. 액체산소와 로켓용 케로신(RP-1)을 태우는 소형 2단 발사체로, 민간 기업도 적은 비용으로 궤도에 갈 수 있다는 것을 증명하려고 만들었다. 높이 약 21.3m, 지름 1.7m로 로켓치고는 작았고, 2008년 9월 28일 민간이 만든 액체연료 로켓 가운데 처음으로 궤도에 올랐다. 네 번째 비행에서 거둔 성공이었다. 앞선 세 번의 시도에 스페이스X는 가진 현금을 거의 다 썼다.

팰컨 1은 무엇인가?

팰컨 1은 최대 약 670kg의 소형 위성을 지구 저궤도(LEO)에 올리도록 만든 소형 궤도 로켓이다. 2006~2009년 태평양 콰절레인 환초의 오멜렉섬에서 다섯 번 발사됐고, 마지막 두 번의 비행에서 궤도에 올랐다. 팰컨 로켓 이름은 모두 영화 《스타워즈》의 우주선 밀레니엄 팰컨에서 따왔다.

팰컨 1은 왜 만들었나

일론 머스크는 2002년 5월 스페이스X를 세우며 분명한 목표를 내걸었다. 우주로 가는 비용을 낮추고, 언젠가 다른 행성에서도 사람이 살 수 있게 하는 것이다. 팰컨 1은 그 첫걸음이었다. 머스크는 페이팔 매각으로 번 자기 돈 약 1억달러(물가상승률을 반영하면 약 1.85억달러)를 여기에 댔다. 정부 예산에 기대 온 항공우주 산업의 오랜 방식과 분명히 다른 길이었고, 발사 1회당 비용이 높다는 미국 우주왕복선 비판에 대한 직접적인 해답이기도 했다. 설계는 시중 부품과 자체 생산에 기댔다. 어려운 부품은 하청업체에서 웃돈을 주고 사는 대신 스페이스X가 자기 공장에서 직접 만들었다.

작동 원리

팰컨 1은 액체연료 2단 로켓이다. 1단에는 멀린 엔진 1기를, 2단에는 가압식 케스트렐 엔진 1기를 달았다. 케스트렐은 진공 추력(우주 진공에서 엔진이 내는 미는 힘) 약 31kN을 냈다. 초기 비행에는 삭마 냉각 방식의 멀린 1A를 썼다. 엔진 안쪽 내벽이 천천히 타서 떨어져 나가며 엔진을 보호하는 방식이다. 3차 발사부터는 재생 냉각 방식의 멀린 1C로 바꿨다. 차가운 연료를 연소실 주위로 돌려 열을 빼내는 방식으로, 더 튼튼하고 오래 쓸 수 있다. 이 전환은 어떤 추력 수치보다 중요했다. 훗날 훨씬 무거운 로켓을 들어 올리는 엔진 계열의 바탕이 됐기 때문이다.

팰컨 1의 경제학

팰컨 1의 발사 가격은 1회 700만~800만달러(물가상승률을 반영하면 약 1,100만~1,200만달러)로 미노타우르 시리즈 같은 경쟁 로켓보다 낮았다. 더 큰 의미는 그 가격을 만든 방식에 있었다. 모든 것을 자체 생산하면 발사를 하나하나 손으로 만드는 일회성 작업에서 제조업에 가까운 사업으로 바꿀 수 있었다. 엔진과 단 하나하나가 스페이스X가 계속 낮춰 갈 계획인 비용 곡선 위의 한 단위가 되는 셈이다. 증거는 일찍 나왔다. 2006년 8월 NASA가 맺은 2.78억달러(물가상승률을 반영하면 약 4.6억달러) 규모의 상업 궤도 운송 서비스(COTS) 협약은 1차 발사와 2차 발사 사이에 나왔다. 실적보다 방식에 건 투자였다.

팰컨 1의 현황

팰컨 1은 다섯 번 비행하고 운용을 마쳤다. 초기 세 번의 비행에서 고칠 점을 찾았고, 이어 두 번 연속 깔끔하게 성공했다. 1차 발사에서는 바닷물 염분에 부식돼 약해진 연료관 너트에서 연료가 새면서 불이 났고, 로켓은 이륙 41초 뒤 발사대 근처로 떨어졌다. 2차 발사는 우주에 도달했다. 하지만 단 분리 때 1단이 2단 엔진에 스쳤고, 이어진 흔들림이 산소 탱크 속 추진제 출렁임으로 점점 커져 2단 엔진이 고도 약 289km에서 일찍 꺼졌다. 3차 발사는 새 멀린 1C 엔진이 정지 뒤에도 약한 추력을 계속 내는 바람에 다 쓴 1단이 2단과 다시 부딪혀 일찍 끝났다.

그리고 2008년 9월 28일, 4차 발사가 165kg짜리 모의 탑재체 랫샛(RatSat)을 궤도에 올렸다. 이 성공 뒤 3개월이 채 안 된 2008년 12월, NASA는 스페이스X에 화물 보급 임무 12회를 맡기는 16억달러(물가상승률을 반영하면 약 25억달러) 규모의 상업 화물 보급 서비스(CRS) 계약을 줬다. 이 계약이 회사의 미래를 굳혔다. 2009년 7월 5차 발사는 이 프로그램의 첫 유료 상업 고객인 말레이시아의 라작샛(RazakSAT)을 궤도에 올렸다.

앞으로의 계획

스페이스X는 2009년 다섯 번째 비행을 끝으로 팰컨 1 운용을 마쳤다. 회사는 나중에 팰컨 1로는 사업성을 맞추기 어려웠다고 밝혔고, 발사를 예약한 고객들은 다른 로켓이나 더 큰 팰컨 9의 공동 탑재(라이드셰어) 자리로 옮겨 갔다. 개량형으로 계획한 팰컨 1e는 약 1,000kg을 약 1,090만달러(물가상승률을 반영하면 약 1,600만달러)에 실어 나를 예정이었고, 스페이스X는 그 개발 역량을 대신 팰컨 9에 쏟았다.

결론

팰컨 1은 다섯 번 날아 탑재체 2개를 궤도에 올렸고, 민간 기업이 적은 예산으로 궤도에 갈 수 있다는 것을 보여 줬다. 그 뒤의 팰컨 9, 드래곤, 스타링크 위성은 모두 오멜렉섬 위 네 번째 비행이 가능하게 한 엔진과 공장, NASA 계약을 바탕으로 한다.