팰컨 헤비

팰컨 헤비는 스페이스X의 초대형 발사체다. 팰컨 9 1단 코어 3개를 묶어 엔진 27기가 한꺼번에 점화한다. 지금 상업 고객이 예약할 수 있는 로켓 가운데 가장 강력하다. 로켓을 회수하지 않고 쓰면 지구 저궤도(LEO)에 약 63,800kg을 올릴 수 있다. 지구 저궤도는 대부분의 위성과 유인 캡슐이 처음 도달하는 낮은 고도다. 2018년 2월 6일 첫 비행을 했고, 2026년 10월 1일까지 14회 비행했다.

팰컨 헤비는 무엇인가?

팰컨 헤비는 팰컨 9 코어 3개로 만든 로켓 한 대다. 중앙 코어 양옆에 사이드 부스터 2개를 붙였다. 코어마다 멀린 1D 엔진이 9기씩 달려 있어 로켓 전체의 엔진은 27기다. 높이는 70m, 아랫부분 폭은 12.2m다. 2018년 첫 비행은 실어 보낸 물건으로 유명해졌다. 우주복을 입은 마네킹 ‘스타맨(Starman)’이 운전석에 앉은 체리 레드 테슬라 로드스터다. 팰컨 헤비는 이 차를 화성 궤도를 가로지르는 태양 공전 궤도에 올렸다.

팰컨 헤비는 왜 만들었나

스페이스X는 2011년 4월 워싱턴 D.C.에서 기자회견을 열고 설계를 공개하며 2013년 첫 비행을 목표로 제시했다. 논리는 간단했다. 이미 검증되고 대량생산 중인 팰컨 9 코어를 3배로 묶으면, 완전히 새로운 대형 로켓을 처음부터 설계하지 않고도 당시 운용 중인 어떤 로켓보다 약 2배 무거운 짐을 실을 수 있었다. 덕분에 가장 무거운 정지궤도 위성, 심우주 탐사선, 언젠가는 다른 행성으로 가는 유인 화물까지 실을 길이 열렸고, 재사용 부스터는 발사 1회당 비용을 꾸준히 낮췄다. 첫 비행은 2018년에 이뤄졌고, 가격은 로켓을 어떻게 운용하느냐에 따라 크게 달라진다.

작동 원리

발사 순간 엔진 27기가 동시에 불을 뿜어 해수면 기준 약 2,300톤(22,819kN)이 넘는 추력을 낸다. 사이드 부스터 2개가 먼저 연료를 다 쓰고 분리돼 발사장으로 돌아온다. 2018년 첫 비행에서는 두 부스터가 케이프커내버럴에 동시에 내려앉았는데, 연출처럼 보일 만큼 호흡이 맞았다. 중앙 코어는 그 뒤로도 계속 날다가 2단(상단)에 임무를 넘기고, 2단이 탑재체를 최종 궤도에 올린다. 운반 능력은 숫자 하나로 정해지지 않는다. 목적지가 멀고 빠를수록 보낼 수 있는 질량이 줄어든다.

지구 저궤도까지만 가는 탑재체는 무거워도 된다. 같은 로켓이 정지 천이 궤도(GTO)를 노리면 훨씬 가벼운 짐만 싣고, 화성으로 쏠 때는 그보다 더 가벼워진다. 이런 관계 덕분에 팰컨 헤비는 역대 가장 무거운 상업용 정지궤도 위성인 약 9.2톤의 에코스타 24를 올렸고, 별도의 추가 부스터 단 없이 NASA의 탐사선 사이키를 소행성대까지 보냈다.

팰컨 헤비의 경제학

팰컨 헤비의 경제성은 재사용에 달려 있다. 스페이스X는 2022년 부스터를 회수하는 비행의 가격을 약 9,700만달러로 제시했다. 일론 머스크가 2018년 밝힌, 로켓을 모두 버리고 최대 탑재량을 싣는 비행의 약 1.5억달러보다 훨씬 낮다. 이 가격 차이는 기존 대형 발사 업체들을 압박했다. 이들의 비슷한 로켓은 훨씬 비쌌고 한 번 쓰고 버려졌다. 사이드 부스터를 다시 띄우는 팰컨 헤비 덕분에 임무 기획자들은 상업 시장에서 가장 큰 정지궤도 탑재 능력을 쓰고, 상단을 따로 사지 않고도 소행성대와 목성으로 곧장 탐사선을 보낼 수 있게 됐다. 적은 비행 횟수도 계산의 일부다. 이 일을 해낼 로켓이 거의 없어 비행마다 높은 가격을 받을 수 있다.

팰컨 헤비의 현재 상황

팰컨 헤비는 가장 무거운 임무가 필요할 때 날기 때문에 비행 일정은 고객을 따른다. 2018년 시범 비행과 2019년 두 차례 임무 뒤에는 다음 대형 탑재체가 준비되기를 기다렸다.

팰컨 헤비는 2022년 11월 미국 우주군 임무로 비행을 재개했고, 2023년에는 5회 날며 우주군 탑재체, 통신위성 비아샛-3와 에코스타 24, NASA의 소행성 탐사 임무 사이키를 실어 날랐다. 2024년에는 미국 해양대기청(NOAA)의 기상위성 GOES-U와 목성으로 향하는 NASA의 유로파 클리퍼를 쏘아 올렸다. 2026년에는 3회 발사했다. 4월 29일 비아샛-3 F3, 8월 30일 NASA의 낸시 그레이스 로먼 우주망원경, 10월 1일 NROL-97이다. NROL-97은 미국 첩보위성을 운용하는 국가정찰국(NRO)의 첫 팰컨 헤비 임무였다.

앞으로의 계획

스페이스X는 완전 재사용 로켓 스타십으로 이 비용 우위를 더 넓힐 계획이다. 스타십은 탑재량과 kg당 가격 모두에서 팰컨 헤비를 앞서도록 설계했다. 스타십이 이런 임무를 맡기 전까지 팰컨 헤비는 가장 무거운 정지궤도 위성과 가장 까다로운 심우주 발사를 맡는 스페이스X의 로켓이다.

결론

팰컨 헤비는 기성품 팰컨 9 코어 3개로 스페이스X에서 가장 강력한 현역 로켓을 만들었고, 대형 발사 사업이 재사용 하드웨어와 더 낮은 가격으로 돌아갈 수 있음을 증명했다. 그 과정에서 로드스터를 화성 너머로, 탐사선을 금속 소행성으로, 대표 과학 임무를 목성으로 보냈다.