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나사는 날아다니는 벽돌에 폭약을 달아놓은 것 같은 신뢰도의 우주왕복선을 대체하기 위해 컨스털레이션 계획을 실시, 아레나 Ⅰ과 Ⅴ를 개발하기 시작했다.
그러나 기존 우주왕복선 프로그램의 재활용을 통한 예산 절약 시도는 우주왕복선 때 있었던 문제점이 증폭되는 것으로 돌아왔고, 이를 해결하기 위해 업그레이드를 진행했더니 무게가 급증해 프로그램을 재설계시켜야했으며, 이러한 설계변경은 예산 상승과 납기 지연으로 이어졌고 미국 유인우주 비행계획 검토위원회에서는 ISS가 퇴역되기로 예정되어있었던 2015년까지 절대 아레스 로켓들을 못만들 것이라고 분석했으며 결국 오바마 행정부는 예산을 미친듯이 집어삼키는 컨스털레이션 계획을 폐기하기로 한다.
그러나 오바마 행정부가 밀던 "민간기업 우주개발 프로그램"은 당시 걸음마 단계였던 민간우주기업에 대한 불신어린 시선을 받았으며, 나사와 협업하는 수많은 항공우주업체들은 자신들의 일자리를 오바마가 뺏아간다고 주장하며 민주당을 위협하기 시작한다. 동시에 이런 시민들의 목소리에 호응해 공화당은 오바마 행정부를 압박하기 시작하고, 결국 오바마 행정부는 새로운 초중량 로켓 개발을 선언한다.
그것이 바로, 오늘의 로켓 SLS, Space Launch System, 한국어로 번역하자면 "우주 발사 시스템"이 되겠다.
그런데 뭔가 이상한 점이 보인다. 노란색 연료탱크, 옆구리의 고체연료엔진. 이거 어디서 많이 본 적 있지 않은가?
그렇다. 오바마 행정부가 죽여버린 아레스-Ⅴ와 유사한 형상을 띄고있다.
오바마 행정부가 거짓말을 한 것일까? 같은 로켓에 이름만 바꿔서 택갈이를 시도한 것일까?
두 발사체가 아주 비슷하고 우주왕복선의 후계기종으로 거의 비슷한 설계양식을 취하긴 했지만, 몇가지 미세한 차이가 존재했다.
먼저, 컨스털레이션 계획이 유인 프로그램을 위한 아레스Ⅰ과 무인 프로그램을 위한 아레스Ⅴ 두가지 발사체를 두가지 목적을 위해 개발한 것과 달리, SLS는 유인과 무인 프로그램을 전부 해결할 수 있는 멀티롤 발사체로 개발되었다.
이를 위해 아레스Ⅴ가 지름 10m인것과 달리 SLS는 지름이 8.4m로 다소 줄었으며, 길이 역시 아레스 Ⅴ의 코어 스테이지가 116.2m, SLS는 98m로 다소 준 것을 확인할 수 있다.
아레스Ⅴ가 어떻게든 개발비용을 줄이겠다며 더 저렴하지만 그만큼 더 약하고 추종비가 낮은 (=효율이 낮은) RS-68 엔진을 5~6개 사용해 더 많은 연료가 필요했던 것과는 달리, SLS는 우주왕복선에도 사용된, 그러나 더 비싸지만 추종비가 높은 RS-25 엔진을 4개만 박아넣었다는 차이점을 보여준다.
RS-68 엔진 사용으로 인해 낮아진 추력을 벌충하기 위해 아레스Ⅴ는 5.5 분할 고체 로켓엔진을 달아야했고, 이 때문에 로켓의 전체 무게가 3700톤에 달했다.
반면 SLS는 더 가벼워진 탓에 5분할만으로도 충분했으며, 2610톤까지 무게를 줄일 수 있었다.
두 기체의 무게 차이는 단순히 로켓의 효율이 높아지는것 외에도 로켓의 하중을 견디는 발사장의 개조와 유지정비 측면에서 비용을 훨씬 더 절감시킬 수 있다는 장점이 있다.
물론 이 때문에 생긴 문제점도 있다.
먼저 아레스Ⅴ의 지구저궤도 페이로드량이 188톤에 달하는 것과 달리, SLS의 경우 블록1이 겨우 95톤, 블록 2가 130톤을 수송할 수 있어 순수하게 수송가능한 페이로드 양에서 밀린다는 점이 있다.
우주왕복선 파생 프로그램인 탓에 부스터로 우주왕복선 이후 남은 재고 고체 로켓엔진이 아레스나 SLS 등으로 지속적으로 소모되는 탓에 신규 생산이 필요하다는 문제 역시 제기되고 있다. 이 부분은 BOLE 프로그램으로 새로운 고체 로켓 부스터를 제작하고 있으므로 해결될 문제이긴 하다.
SLS은 총 3개의 버전으로 개발되고 있다. SLS BLOCK-1, BLOCK-1B, BLOCK-2가 그것이다.
BLOCK-1과 1B는 기존의 우주왕복선에 사용되던 고체로켓부스터, SRB를 사용하지만 아레스와 달리 회수용 낙하산을 달지 않아 재활용 기능은 존재하지 않는다. BLOCK-2의 경우 앞으로 개발될 BOLE SRB를 사용할 예정이다. 참고로 2024년 현재 SRB는 14개 가량 남아있는 것으로 추측된다.
BLOCK-1과 1B는 기존 우주왕복선 개조 프로그램에 따라 개선된 RS-25D Block II 엔진을 사용한다. 해당 엔진은 원래 우주왕복선에 달릴 목적으로 제작되어있어 재활용이 가능하지만 SLS 코어 스테이지는 재활용이 아니기 때문에 폐기된다. 단순히 남은 로켓엔진 재고 소모를 위한 것으로 추측되며 대신 BLOCK-2의 경우 재활용 기능을 빼고 소모품으로 설계되어 비용절감조치를 취한 RS-25E 엔진을 사용한다.
상단 로켓의 경우 미국의 델타 로켓에서 쓰던 델타 극저온 2단 스테이지 Delta Cryogenic Second Stage (DCSS)를 개조해서 사용했으며, 이후 SLS 전용으로 탐사용 상단 스테이지 Exploration Upper Stage (EUS) 라는 새로운 2단 로켓을 개발할 것으로 추정된다.
EUS의 경우 BLOCK 1B와 BLOCK 2에서 사용될 것으로 여겨지며 아직 생산되지는 않았다.
총 페이로드는 BLOCK 1 95톤, BLOCK 1B 105톤, BLOCK 2 130톤으로 계획되었으며 달전이궤도의 경우 1 27톤, 1B 42톤, 2 46톤으로 설계되었다.
그러나 안타깝게도, SLS 프로그램의 앞날은 어둡다. 그냥 어두운 것도 아니고 굉장히 어둡다.
첫 SLS 발사 계획은 2010년 당시만 해도 2016년으로 계획되어있었지만 1년도 지나지 않아 연기를 시작했으며, 2022년이 되어서야 발사가 확정되었다. 6년간 총 26번 이상 지연된 것이다.
아르테미스 1 Artemis I이라고 명명된 첫번째 발사는 굉장히 순조로웠고 무사히 달에 접근해 지구로 돌아오는데 성공했지만 딱 그것 뿐이었다.
지속적인 로켓 개발비용 증가는 여전했고 2019년에는 기존 예산의 33%를 초과해 미 의회에서 추가 자금을 지원해줘야했다.
발사당 비용은 22억달러 이상, 한화 약 3조 158억원에 달할 전망이며 오리온 모둘이나 EGS 프로그램 등 SLS에 탑재될 다른 페이로드 가격은 포함하지도 않은 수치다.
게다가 SLS 프로그램이 지연됨에 따라 발사 비용은 더더욱 증가될 전망이며 나사의 발사비용 감소 노력은 실현 가능성이 부정적일 것으로 추측된다.
나사는 SLS를 이용한 과학위성 발사 등과 같이 SLS의 발사 횟수를 늘려서 규모의 경제를 이루려고 노력중이지만, SRB의 진동문제가 비록 줄어들긴 했지만 예민한 과학장비를 다수 갖춘 과학위성을 발사하는데는 부정적으로 판단된다고 한다.
미국 유인우주 비행계획 검토위원회에서는 그냥 SLS를 포기하고 팔콘 헤비나 델타4 헤비 등 기존에 있는 미국의 중(重) 로켓을 사용할 것을 제안했지만, 앞서 오바마 행정부 당시와 같이 미국의 항공우주산업이 위치한 주들의 유권자들과 의원들의 반대를 받았다.
예산 압박으로 미완성된 우주왕복선의 개발과 그 설계를 계승해서 만들어진 탓에 우주왕복선의 문제점까지 계승하게된 SLS의 미래는 앞으로 어떻게될까?
2025년 9월 아르테미스 2는 다시한번 인간을 달 궤도로 보내기 위한 준비를 하고 있다.
아르테미스 프로그램이 무사히 진행되어 다시한번 인류를 달에 보내주기를 기대한다.
시리즈 끝임?
신작언재나와 ??
내일 마지막편 쓰겠습니다 못난글 계속 봐주셔서 감사합니다