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스타십(스페이스X)/개발 역사

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<tablewidth=100%><tablebgcolor=#ffffff,#1f2023> 우주발사체
소형발사체 팰컨 1R
중형발사체 팰컨 5
대형발사체 팰컨 9
초대형발사체 팰컨 헤비스타십
우주선
지구궤도 드래곤 1R드래곤 2
달 탐사용 드래곤 XL스타십 (달 착륙 개조형)
타 행성 스타십 우주선
시험기
팰컨9 개발 그래스호퍼F9R
스타십 개발 스타십 호퍼 (스타호퍼)
엔진
팰컨 시리즈 엔진 멀린 엔진드라코 스러스터
스타십 엔진 랩터 엔진 ‧ {1337}
드래곤 엔진 슈퍼 드라코 스러스터드라코 스러스터
※ 윗첨자R: 퇴역 기체
※ {중괄호}: 개발 예정
취소선: 개발 취소
}}}}}}}}}}}}||


1. 개요2. 기체 개발현황3. 개발 및 테스트
3.1. 개발 연혁 요약3.2. 2024년

1. 개요

스페이스X의 발사체 스타십의 개발 과정에 대한 문서.

2. 기체 개발현황

파일:starship240602.jpg
파일:superheavy240602.jpg
2021년 7월부터 스타십은 SN -> Ship으로, 슈퍼헤비 부스터는 BN -> Booster로 기체명 변경.
Block 기체명 상태 비행 횟수
Starhopper 퇴역 [1][2] 3
MK1 파괴 0
PP [3] MK2 해체 0
MK3 취소 [4] 0
MK4 해체 0
Block 0 [5] SN1 파괴 0
SN2 해체 X [A]
SN3 파괴 [7] 0
SN4 파괴 0
SN5 해체 1
SN6 해체 1
SN7 파괴 X [A]
SN7.1 파괴 X [A]
SN7.2 해체 X [A]
Block 1 [11] SN8 파괴 1
SN9 파괴 1
SN10 파괴 1
SN11 파괴 1
SN12 -- [C] 0
SN13 -- [C] 0
SN14 -- [C] 0
Block 2 [15] SN15 해체 1
SN16 해체 0
SN17 -- [C] 0
SN18 -- [C] 0
SN19 -- [C] 0
Block 3 [19] Ship 20 퇴역 0
Ship 21 -- [20] 0
Ship 22 해체 0
Ship 23 해체 0
Ship 24 파괴[D] 1
Ship 25 파괴[D] 1
Ship 26 테스트 중 0
Ship 27 해체[23] 0
Ship 28 파괴 1
Ship 29 착수로 인한 소모 1
Ship 30 착수로 인한 소모 1
Ship 31 테스트 준비 중 0
Ship 32 테스트 준비 중 0
Ship 33 -- [C] 0
Ship 34 -- [C] 0
Ship 35 -- [C] 0
V2 [27] Ship 36 조립 중 0
Ship 37 조립 중 0

<슈퍼헤비>
Block 기체명 상태 비행 횟수
PP [28] BN1 해체 X [A]
Block 1 [30] BN2.1[31] 해체 X [A]
Booster 2.1 [33] 해체 X [A]
Booster 3 [35] 해체 X [A]
Booster 4 퇴역 0
Booster 5 해체 X
Booster 6 [37] 해체 X
Booster 7 파괴[D] 1
Booster 8 해체 0
Booster 9 파괴[D] 1
Booster 10 착수로 인한 소모 1
Booster 11 착수로 인한 소모 1
Booster 12 운용 중[40] 1
Booster 13 테스트 중 0
Booster 14 조립 중 0
Booster 15 조립 중 0
Booster 16 조립 중 0
Booster 17 조립 중 0

출처

파일:starbase202408.jpg
starbase 전경

현재 스타십 본체와 슈퍼헤비 부스터의 개발 및 조립은 보카치카에 위치한 스타베이스(starbase)에서 이루어지고 있다.

좌상단에 위치한 곳이 발사가 이루어지는 Launch Site이고 아래에 있는 곳이 로켓 제작이 이루어지는 조립동이다.

3. 개발 및 테스트

3.1. 개발 연혁 요약

파일:SpaceX_Starship_evolution_v2_2016-2019.jpg

파일:starship versions.jpg
===# 2010년 #===
파일:Falcon Family_Big fairing.jpg
큰 그림 그리기를 좋아하는 스페이스X답게 스타십의 아이디어는 팰컨 9 시험비행을 막 성공했던 2010년부터 있었다. 일론 머스크 자신도 이 당시 거대 팰컨 로켓(Big Falcon Rocket)[41]을 구상 중이라는 말을 한 바 있으며, 팰컨 9 1단 부스터 3대를 단순히 이어붙인 팰컨 헤비를 넘어서 아예 페어링과 부스터를 더 굵게 재설계하는 Falcon-X와 그 헤비 버전인 Falcon-X Heavy와 동시에 구상되었다. 또한 멀린-1 엔진을 대체할 멀린-2 엔진[42]을 추가 개발하여 기존 팰컨 9도 멀린-2 엔진 하나만 단 버전을 만들려 했다. 멀린-2 엔진이 완성되면 Falcon-X는 3엔진 부스터로, Falcon-XX는 6엔진 부스터로 제작될 예정이었다.

표를 해석하자면 실제 팰컨 9의 지름은 3.6m[43], Falcon-X 계열은 각 부스터당 지름이 6m, 그리고 Falcon-XX 계열은 각 부스터당 지름이 10m에 이르도록 설계되었다. 더 충격적인 점은 Falcon-XX 역시 헤비버전을 기획했으며 지구 저궤도에 434톤(!)이나 올릴 수 있는 괴물로 계획되었다는 점이었다.

이때까지만 해도 스페이스X가 구상 중이던 정체불명의 초대형 발사체 계획을 보고 우주덕들은 물론 전문가들조차도 김칫국 마신다고 까곤 했다. 하지만...

===# 2016년 #===

===# 2017년 #===

===# 2018년 #===
===# 2019년 #===
2018년 말 발표된 최신식 열차폐 시스템은 기술의 단순화를 위하여 폐기되었으며, 육각형 세라믹 타일 + 스테인레스의 뛰어난 반사력이 주 방열 요소가 된다. 또한 랩터 엔진의 장착개수가 변경되었으며 특히 본체인 스타십 우주선의 경우 성능 향상을 위해 해수면 엔진 7개 장착이라는 기존 계획을 변경하여 해수면엔진 3개, 진공엔진 3개를 장착하기로 결정되었다. 총 LEO 페이로드는 약 150톤이 되었다.

당초 스페이스X는 스타호퍼 테스트를 2019년 초부터 시작하려 하였다. 그러나 허리케인으로 분리해두었던 스타호퍼의 상단부 커버가 넘어져서 찌그러지고 하단부도 강풍에 박살나면서 2개월 가까이 지연되었고 2월에 겨우 하부 구조물만 복구하였다.[47] 이후 2월 말에 랩터 엔진의 예연소기(프리버너) 테스트를 성공했고, 4월에는 랩터 엔진의 연소 테스트에 성공하였으며 이 때 스타호퍼는 땅에 쇠사슬로 묶여 있었지만 최대한 떠올랐다.

===# 2020년 #===
Mk.1의 실패 이후 당초 Mk.3으로 예상되었던, 본격적인 프로토타입으로, 스테인리스 마감이 더 깔끔한 우주선 부품이 조립되기 시작했다. 1월에 작업을 개시한 해당 우주선을 스타십 SN1이라고 명명했으며, 2월 20일경에 SN1의 동체 대부분이 완성되었고 압력 테스트 후 노즈콘 조립, 그리고 날개와 랜딩기어 장착만이 남았다.


===# 2021년 #===

===# 2022년 #===
===# 2023년 #===

3.2. 2024년

파일:240304스타십WDR.jpg


[1] 현재 물탱크, 레이더, 방송용 스피커로 사용중[2] flying watertank (날으는 물탱크)라는 별명이 있었다..[3] Production Pathfinder[4] SN1로 재활용 됨[5] 기술 실증기[A] 실기체 아님[7] 일부 SN4로 재활용 됨[A] [A] [A] [11] 연료공급 설계, 엔진개선 등 약 80여가지의 설계 개선안 반영[C] 임무 취소로 해체 됨[C] [C] [15] 내부 배터리, 모터 변경, 랜딩기어 변경, 연료탱크 압력개선 등 약 130여가지의 설계 개선안 반영[C] [C] [C] [19] 연료탱크 및 연료주입방식, 방열판, 진공엔진 구조 등 약 90가지의 설계 개선안 반영[20] 임무 취소로 해체 후 노즈콘을 HLS 모형으로 용도 변경[D] FTS 작동으로 인한 자폭.[D] [23] 조립 도중 전방 돔이 파열되어 해체 됨.[C] [C] [C] [27] 안정성 증가, 기체 경량화, 추진체 용량 증가, 높이 증가 등 기체 성능 개선[28] Production Pathfinder[A] [30] 조립과정에서 발견된 일부 보완 사항 적용.[31] 과거 넘버 BN2. 테스트용으로 변경된 케이스다.[A] [33] BN2.1과 혼동 금지[A] [35] 과거 BN2[A] [37] 비행용 부스터였지만 테스트용으로 변경.[D] [D] [40] 5차 발사 시험 때 첫 발사되어 회수에 성공. 이후 수리를 거쳐 다시 운용될지, 아니면 해체될지는 불명이다.[41] '혹은 X나게 큰 로켓(Big F*cking Rocket)'이라고 덧붙이기도 했다. 현재의 스타십 역시 이 별명으로도 불린다.[42] 멀린-1 엔진 9대의 추력을 낼 수 있어서 팰컨 9의 엔진을 하나로 줄일 수 있으리라 기대되었다.[43] 도로를 통한 운송을 용이하게 하기 위해 일부러 이 정도 크기로 맞춘 듯 하다.[44] 2010년에 계획되었던 멀린-2 엔진의 대체품으로 보인다.[45] 스타십의 동체 직경이 9m로 계획 중이다.[46] 양력을 발생시키는 구조가 아니기 때문에 엄밀히 말하면 날개가 아니다.[47] 이 때문에 하부 구조물만으로 호핑 시험을 진행하였는데 이 하부구조물이 빼도박도 못하게 물탱크에 날개를 단 모습이었던지라 우스갯소리로 나오던 '날으는 물탱크'라는 말을 반쯤 별명으로 부르는 사람들이 늘어났다.[48] 트위터에서 우주개발 전문 유튜버 Everyday Astronaut이 일론 머스크에게 Mk.1 부품을 재활용한 테슬라 사이버트럭의 제작을 건의하였고 일론 머스크가 이 제안을 흔쾌히 승낙하였다. 원자재 자체는 같은 스테인리스 재질이라 가공할 시간만 주어진다면 충분히 가능하다.[49] 이 날은 드래곤 V2의 2차 발사일 이틀 전이기도 하다.[50] 스타십 프로토타입을 제작하기 위해 301스테인리스 스틸에서 304L로 전환하고 있다.[51] 지구를 초음속으로 도는 여행에도 이용한다.[52] 폭발 이후 보스턴 다이내믹스가 개발한 로봇 개 spot이 나타났다.[53] 생김새 때문에 날아다니는 사일로(Flying Silo)라는 별명이 붙었다.[54] 아래 영상이 처음 업로드되었을 때 제목이 “Starlink SN6 150m Flight Test”였기 때문에, 관리자가 오타를 낸 것을 놀리는 댓글이 많다.[55] 발사는 1:48:00부터[56] 실제상황에서는 순간추력을 위해 항상 풀파워로 가동하기 때문에 엔진에 파워컨트롤 유닛은 넣지 않는다. 이번에는 테스트를 위해 고고도에서 느린 속도로 상승을 멈출 필요가 있었기 때문에 엔진을 하나씩 끈 것이고 멋지게 성공했다.[57] 스타십의 특성상 한쪽 면을 밑으로 향해야 하기에 50도 정도 뒤집는 과정이다. 착륙을 위해 공기층에 진입할 때 높은 공기마찰과 온도를 견디기 위해 겉벽에 세라믹과 도료 처리 등등을 하는데, 모든 면을 두껍게 만들기보다는 한 쪽면만 두껍게 하면 그만큼 무게가 줄어든다. 때문에 스타십은 배면을 정해두었고 항상 배면을 아래로 향하게 하기 위해 4개의 날개를 만들었다.[58] 활강이 아닌 낙하인 이유는 활강을 하려면 날개가 앞뒤로도 회전해야 하는데 스타십의 날개는 위아래로만 움직이기 때문. 이는 활강할 이유도 없거니와 낙하할 때의 자세와 배면을 아래로 고정시키기만 해도 충분하기 때문이다. 팰컨9은 중간에 되돌아온다는 전제 하에 만들어졌기에 이런 식의 날개는 필요없다.[59] 나머지 하나의 엔진은 아예 점화를 하지 않았는데, 이는 스타십을 바로 세우기 위해 42번 엔진을 제외한 2개의 엔진의 각도를 한 쪽으로 몰아주기 위해서이다.[60] 모든 연료탱크는 모든 엔진과 공유된다.[61] 현재 구상 중인 랜딩 방식. #[62] 착륙도중 헤더탱크의 압력이 급격하게 낮아져 엔진이 꺼진 사고. 보통 로켓은 항상 위를 향하고 있기 때문에 이를 걱정할 필요는 없었지만, 90도로 누워서 착륙하다가 급격하게 자세를 잡는 스타십은 연료의 압력을 일정하게 유지할 방법을 반드시 찾아야 한다. 아마도 스페이스X 개발팀도 SN8 테스트를 통해 처음으로 깨달았을 가능성이 높다.[63] 4mm에서 3mm로 변경[64] 착륙을 위해 수평으로 하강중인 몸체를 수직으로 돌리는 과정[65] Ground Support Equipment[66] 아직 발사는 안되었기에, 우주로 나간 로켓중 가장 큰건 여전히 새턴 V다. 물론 이것도 곧 스타십이 차지할 예정이다.[67] 단계식 연소 사이클 로켓엔진에서 연료 및 산화제 펌프를 돌리기위해서 연료 일부를 따로 빼내 연소시켜 터빈을 돌리는 부분이다. 즉 엔진에 본격적으로(프리버너도 추진하기엔 턱없이 모자르지만 화염을 발생시키기에) 불이 붙기 직전까지 모두 테스트한것이다.[68] 일론 머스크도 고정 점화 테스트를 하면서 단열타일 몇장이 떨어져 나가는건 예상했다고 트윗을 올렸다.[69] 극히 일부의 타일만 떨어져서 문제는 없다. 막 우주왕복선처럼 수송도중 수백장씩 떨어지거나 하는게 아니니까 말이다. 부란도 최초이자 마지막 발사였던 OK-1.01에서도 단열타일이 떨어져나갔지만, 16장만 떨어져 나가서 재진입 중 무사할 수 있었다.[70] Ship21의 경우 아직은 노즈콘의 단열타일의 설치와 교체가 필요하다. Booster5도 엔진 설치등 여러가지 작업이 남아있다.[71] Booster와 Ship을 잡는 팔[72] 젓가락이라고도 부름[73] #[74] https://twitter.com/elonmusk/status/1572563987258290177?s=20&t=9e4VZqzTHHJyBWrs4y4Rtg[75] 슈퍼헤비 분리 이전에 스타십을 먼저 점화하여 분리하는 것.[76] 파일:머스크핫스테이징.jpg[77] 이때 추가로 슈퍼 헤비에 장착된 해수면 랩터 엔진의 성능 향상을 운운하면서 더 늘어난 스타십 발사 시스템의 총 화물 운송량을 암시했다. 그에 발맞추어 스타십에도 기존보다 3기의 진공 엔진을 더 장착하는 것임을 보였다.


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