팰컨 헤비 - 팰컨 9이랑 뭐가 다르지?

 

일론머스크가 주인인 미국의 우주기업 스페이스X에서 개발한 초대형 로켓이다. 스페이스X에서 개발한 로켓 중 가장 크고 수송능력이 크다. 팰컨 9의 양 옆에 기존의 1단로켓을 2개를 붙인 형태이다. 즉 1단 로켓이 3개가 옆으로 나란히 배치되어 있다. 스페이스x에서는 양옆에 붙은 로켓을 부스터라 하고 가운데는 코어라 부른다.

 

1단 로켓이 3개라 멀린 엔진이 27개 장착되어 있다. 팰컨 9은 1단 로켓이 하나이므로 멀린 엔진이 9개 장착되어 있었다.

 

전체적인 발사 및 착륙 과정은 팰컨 9과 거의 유사하며, 사이드 부스터 2개 + 코어 1단에 로켓 재사용을 위한 지상 착륙 기능이 들어가 있다.

1. 발사 시 사이드 부스터 2기의 엔진 100% 전개 / 코어 1단은 앞서 언급된대로 추력을 줄여서 전개한다. 케로신 + 산화제가 소모되면서 팰컨 헤비의 전체 무게가 급격히 가벼워지니 코어 1단을 이용해 속도 등을 유동적으로 조절하는 것이다.
2. 발사 2분 32초 즈음 부스터 2기의 엔진 정지 및 분리 과정에 들어가는데, 이를 BECO(Booster Engine Cut Off)라고 한다. 페이로드의 중량에 따라 차이가 있으나 약 5 ~ 10%의 연료를 남기는 게 일반적. 직후 부스터 2기는 몸체 곳곳에 있는 RCS를 이용해 방향을 틀면서 엔진 3개를 점화해 약간 더 높은 고도로 올라간다. 이후 예정된 각도에 이르면 그리드 핀을 전개해 지상 착륙장을 향해 서서히 떨어지게 된다.
   미회수 버전 부스터를 사용하는 경우엔 발사 3분 10초 즈음에 분리 후 착수 & 폐기한다.
3. 발사 3분 30초 즈음에 코어 1단의 엔진이 정지하고 2단과 분리되는데, 이를 이를 MECO(Main Engine Cut Off)한다. 이후 과정은 2번 항목과 동일한데, 차이점이라면 해상에 있는 드론쉽 방향으로 향한다는 것.
   미회수 부스터 및 코어 스테이지 사용하면 훨씬 더 가속이 붙고 연료도 절약되기 때문에 발사 4분 15초 즈음에 MECO를 실행한다.
4. 발사 6분 30초 즈음에 부스터 2기가 성층권에 본격적으로 진입하면 엔진 3개를 점화하여 감속하는 Entry burn을 실행한다. 낙하속도가 너무 높으면 대기 마찰열에 의해 로켓이 파괴될 수 있는터라 매우 중요한 과정. 평균 5,000~7,000 km/h 에서 2,500 km/h 정도로 감속하는 것으로 알려져 있다. 7분 30초 즈음엔 1단 코어도 이 과정을 그대로 실행한다.
5. 부스터 2기는 지상 착륙장과의 거리가 대략 3Km 정도로 좁혀지면 엔진 1개를 재점화하며[9] 최종 감속함과 동시에 1단 로켓 하부에 장착된 4개의 착륙기어를 펼쳐 착륙한다. 이때가 대략 발사 후 8분 30초 ~ 9분 사이다. 그리고 2단 또한 이 시점에 엔진을 정지한다.
6. 9분~9분 30초 즈음에 1단 코어도 부스터와 마찬가지의 과정을 거쳐 바다에 있는 드론쉽에 착륙한다.
7. 2단 로켓은 여러 번의 재점화를 거쳐 고객이 원하는 궤도에 페이로드를 올리는 게 가능하다. 현재 스펙 상으론 토성까지 화물 운송이 가능하며, 실제로 증명된 건 지구 정지궤도와 화성이다. 달 / 소행성대 / 토성 등에 화물을 보내는 계약을 여러 건 수주한 상태라 조만간 카탈로그 상 스펙에 대한 정확한 증명이 될 것으로 보인다.

현재 부스터 2기는 무조건 지상 착륙장을 이용하고 있지만, 스페이스X 측의 언급에 따르면 효율성을 위해 추후 무인 착륙선을 이용할 예정이라고 한다.

현재 11회 발사를 성공적으로 진행하였고 앞으로도 NASA와 미 공군과 발사계약이 되어 있다.

 

번호	발사일시  (UTC)	페이로드	질량	고객	가격 (US$)	발사 결과
1	2018년 2월 6일 20:45	테슬라 로드스터	1,250 kg	스페이스X	미공개	성공
2	2019년 4월 11일 22:35	Arabsat-6A	6,465 kg	아랍샛	미공개	성공
3	2019년 6월 25일 06:30	USAF STP-2	3,700 kg	미국 국방부	1억 6,090만	성공
4	2022년 11월 1일 13:41	USSF-44	~3,750 kg	미국 우주군 록히드 마틴 스페이스	1억 3,000만 (추정[15])	성공
5	2023년 1월 15일 22:56	USSF-67	~3,750 kg	미국 우주군	3억 1,700만 (신규 인프라 포함)	성공
6	2023년 5월 1일 00:26	ViaSat-3 Americas Arcturus G-Space 1	~6,200 kg	비아샛 아스트라니스 퍼시픽 데이터포트 PSN	-	성공
7	2023년 7월 29일 03:04	Jupiter-3 (EchoStar-24)	~9,200 kg	에코스타	-	성공
8	2023년 10월 13일 14:19	Psyche	~2,608 kg	NASA (디스커버리)	1억 1,700만	성공
9	2023년 12월 29일 01:07	USSF-52 (OTV-7)	~6,350 kg (OTV 자체중량	DAF RCO 미국 우주군	1억 4,900만	성공
10	2024년 6월 25일 21:26	GOES-U	5,000 kg	NASA	1억 5,250만	성공
11	2024년 10월 14일 16:06	Europa Clipper	6,065 kg	NASA (행성 임무)	1억 7,800만	성공
-	2025년 9월	Griffin 미션 1	TBA	아스트로보틱	미공개	예정
-	2026년	USSF-75	TBA	USSF	-	예정
-	2026년	USSF-70	TBA	USSF		예정
-	2026년	Griffin 미션 2	TBA	아스트로보틱	-	예정
-	2026년 4분기	GPS IIIF-1	TBA	USSF	-	예정
-	2027년 5월	낸시 그레이스 로먼 우주망원경	TBA	NASA (발사 서비스 프로그램)	2억 5,500만	예정
-	2027년	PPE & HALO (루나 게이트웨이 모듈 2개)	TBA	NASA (아르테미스)	3억 3,180만	예정
-	2028년 7월 5일	드래곤플라이	TBA	NASA (뉴 프론티어 계획)	2억 5,660만	예정
-	2028년	GLS-1 (드래곤 XL)	TBA	NASA (GLS[A])	-	예정
-	2029년	GLS-2 (드래곤 XL)	TBA	NASA (GLS[A])	-	예정

 

1단 로켓 재사용을 할 시 운반 가능한 페이로드의 무게는 앞서 언급된 대로 델타 4 헤비가 앞서며 신뢰도 또한 높다. 게다가 외행성 탐사 등의 목적으로 위성체의 최종 속도가 중요한 경우, 2023년 초 기준 팰컨 헤비로는 델타 IV 헤비의 3단 구성 만큼 빠른 속도를 낼 수가 없다. 예를 들어 파커 태양 탐사선의 경우 지구 궤도를 이탈할 때의 속도는 거의 초속 10km에 육박하는데, 3단 로켓 구성이 없는 팰컨 헤비로는 도저히 따라갈 수 없는 속도다. 그렇기에 델타 IV 라인업과 팰컨 헤비는 체급은 같지만 상호 보완적 관계라 보는 게 맞다. 델타 IV 헤비는 더 큰 중량의 위성을 쏠 때, 팰컨 헤비는 약간 작지만 더 싸게 쏘고 싶을 때 사용 가능하니 상호 보완적 관계가 맞으며, 팰컨 헤비의 등장으로 델타 IV 헤비가 팰컨 헤비를 의식할 수 없는 건 아니지만, 팰컨 9의 선전으로 퇴역에 이른 델타 IV와는 다르게 당장 델타 4 헤비가 관짝에 들어갈 운명은 아니다.

앙가라 로켓은 비 회수형 1회용 로켓임에도 A5 기준으로 상업 발사 가격을 9천 5백만 달러에서 1억 8백만 달러로 잡고 있어 팰컨 헤비와 거의 유사한 가격이기 때문에 상업 로켓 시장에서 경쟁할 것으로 보인다.