스타십 HLS

스타십 HLS(Human Landing System, 유인 착륙 시스템)는 스페이스X 스타십의 달 버전으로, 로켓에서 실제로 달 표면에 내려앉는 부분이다. NASA는 아르테미스 우주비행사들이 달 궤도에서 표면까지 오가도록 스페이스X에 제작을 맡겼다. 지금까지 설계된 유인 달 착륙선 가운데 가장 크며, 높이가 약 50m로 15층 건물과 비슷하다. 1972년 마지막 우주비행사들을 달에 내려놓은 아폴로 달 착륙선은 높이가 약 7m였다.

스타십 HLS는 무엇인가?

NASA는 2021년 4월 16일 다음 우주비행사들을 달로 보낼 착륙선으로 스페이스X의 스타십을 골랐다. 아직 존재하지 않던 착륙선에 28.9억달러를 건 신뢰의 표시였다. HLS는 스페이스X가 궤도와 언젠가는 화성까지 가려고 만드는 기체를 달 전용으로 간소화한 버전이다. 맡은 일은 분명하다. 아르테미스 승무원을 마지막 구간, 즉 달 궤도에서 표면까지 내려 주고 다시 올려 보내는 것이다.

스타십 HLS는 왜 만들었나

NASA는 아폴로 17호 이후 처음으로 사람을 달 표면에 다시 내려놓을 민간 착륙선이 필요했다. 달에 오래 머무는 기반을 다지고 궁극적으로 화성으로 가기 위한 디딤돌이다. 이 선정을 두고 경쟁사들의 이의 제기가 이어졌다. 경쟁사들이 낸 이의 신청을 미국 회계감사원(GAO)이 2021년 7월 기각했고, 같은 해 11월 4일 미국 연방청구법원도 선정을 유지했다.

NASA는 2022년 11월 15일 11.5억달러 규모의 옵션 B 계약 변경을 발표했다. 아르테미스 4호의 두 번째 유인 착륙과, 승무원 4명과 더 많은 화물을 싣는 장기 운용 착륙선을 위한 계약이다. 이로써 NASA의 약정 총액은 최소 40.4억달러가 됐다.

작동 원리

랩터 엔진 6기(해수면용 3기, 진공용 3기)가 아주 차갑게 식힌 액체 메탄과 액체산소를 태운다. 연소 방식은 전유량 다단 연소다. 효율이 높지만 만들기 어렵기로 유명한 엔진 사이클이다. 연료를 가득 채우면 추진제가 약 1,500톤 들어간다.

어려운 부분은 그 추진제를 달까지 가져가는 일이다. 한 번의 발사로는 충분히 실을 수 없어서, 스페이스X는 먼저 여러 차례 유조선(탱커) 발사로 궤도를 도는 스타십 연료 저장선을 채운 뒤, 달로 떠나기 전 HLS에 연료를 가득 채워야 한다. 착륙선과 연료 저장선은 지구 대기권으로 돌아오지 않기 때문에 일반 스타십에 필요한 열차폐막과 날개를 뺐다. 승무원과 화물은 선실과 달 표면 사이를 엘리베이터로 오간다. 아폴로 승무원이 타고 내려간 사다리를 대신하는 장치다. HLS는 2인용이던 아폴로 선실보다 훨씬 넓은 공간을 주고, 며칠에 걸친 표면 체류를 지원한다. 계획대로라면 우주비행사 2명이 표면으로 내려가고, 다른 2명은 달 궤도의 오리온 캡슐에서 기다린다.

스타십 HLS의 경제학

NASA의 HLS 계약은 확정 고정가격, 단계별 지급 방식이다. 일이 완수될 때만 돈이 나가므로 비용 초과 위험은 납세자가 아닌 스페이스X가 진다. 이 계약은 달을 재사용 메탄 연료 대형 발사와 궤도 급유를 상업 서비스로 시험하는 무대로 만든다. 이 기술들의 시장은 이 프로그램 하나보다 훨씬 크다. 착륙했다 다시 나는 탱커 비행이 늘 때마다 달까지 보내는 1kg당 가격이 내려가고, 연료 저장선과 탱커 체계가 자리 잡으면 이후 임무에도 쓸 수 있다.

스타십 HLS의 현재 상황

2026년 10월 기준 다음 이정표는 우주선 간 추진제 이송 시험과 NASA가 요구하는 설계 인증 심사다. 급유 비행에 필요한 궤도 진입은 2026년 9월 28일 스타십이 처음 달성했다. NASA는 2026년 2월 27일 아르테미스 계획을 재편했다. 2027년 중반을 목표로 하는 아르테미스 3호는 지구 궤도에서 오리온과 상업 착륙선 한 대 또는 두 대의 도킹을 시험하고, 첫 유인 착륙은 2028년 초를 목표로 하는 아르테미스 4호가 맡는다. 그 승무원을 스페이스X와 블루 오리진 중 누가 태울지는 착륙선 준비 상황이 결정한다. 아르테미스 2호는 2026년 4월 1일부터 10일까지 우주비행사 4명을 태우고 달을 돌았다.

급유 기술 개발은 이미 진행 중이다. 2024년 3월 14일 스타십의 세 번째 통합 비행 시험에서 우주선 내부 탱크 사이로 극저온 추진제를 옮겼다. HLS의 핵심 단계다. NASA의 제러미 케니는 이렇게 말했다. “궤도에서 극저온 추진제를 저장하고 이송하는 일은 이 정도 규모로 시도된 적이 없지만, 이것은 흐름을 완전히 바꿀 기술이다.”

앞으로의 계획

순서는 정해져 있다. 먼저 궤도에서 우주선 간 급유를 증명하고, 달 표면에서 최소 2시간 동안 데이터를 보내야 하는 무인 착륙 시연을 한 뒤, 사람을 태워 착륙한다. 급유와 재사용의 단계 하나하나는 달 도시와 그다음 화성 도시를 세우려는 스페이스X의 계획에도 쓰인다. NASA의 2021년 계획은 첫 유인 착륙 목표를 2024년으로 잡았고, 현재 목표는 2028년 초다.

결론

스타십 HLS는 달로 돌아가는 가장 싼 길이, 재사용 로켓으로 궤도에서 연료를 채우는 역사상 가장 큰 착륙선이라는 데 건 베팅이다. 궤도에서 두 우주선 사이에 추진제를 옮기는 일이 다음 큰 단계이며, 이 단계가 착륙선을 달로 보낸다.