스페이스 클럽 SpaceX, 목성의 해양 위성인 유로파에 52억 달러 규모의 NASA 임무 발사

[스페이스클럽]

수십 명이 케네디 우주 센터 기자단 잔디밭에 모여 스페이스X 팰컨 헤비 로켓이 NASA의 유로파 클리퍼 우주선과 함께 이륙하는 모습을 지켜보고 있습니다. 이미지: 마이클 케인/스페이스플라이트 나우

일요일 스타십 플라이트 5 임무에서 공중 부스터 발사에 성공한 데 이어 스페이스X는 월요일 점심 무렵 NASA의 케네디 우주 센터에서 팰컨 헤비 로켓을 발사했습니다.

이 3코어 차량에는 NASA의 유로파 클리퍼(Europa Clipper) 우주선이 실려 있었으며, 이 우주선은 목성의 해양 위성인 유로파(Europa)로 1년 동안 탐사를 떠날 예정이다. NASA는 얼음으로 뒤덮인 외관과 그 아래의 바다가 특징인 이 달에는 생명체의 구성 요소가 지구 외에 다른 천체에 존재할 수 있음을 시사하는 증거가 있을 수 있다고 생각합니다.

유로파 클리퍼(Europa Clipper)는 행성 간 궤도를 따라 보내져 자신의 이름을 딴 달을 향한 거의 6년간의 임무를 시작했습니다. 발사 단지 39A에서 임무 이륙은 오후 12시 6분 EDT(1606 UTC)에 이루어졌습니다.

https://youtu.be/tZjszhRVo9s

이 팰컨 헤비 임무는 SpaceX가 로켓의 부스터 3개를 모두 소진해야 하는 독특한 상황이었습니다. 대부분의 팰컨 헤비 비행에서 두 개의 사이드 부스터는 회수되지 않은 중앙 부스터에서 분리 된 후 케이프 커내버럴 우주군 기지로 다시 날아갑니다.

"팰컨 헤비는 유로파 클리퍼에 모든 것을 쏟아부어 이 우주선을 우리가 보낸 가장 먼 목적지로 보내고 있으며, 이는 임무가 최대의 성능을 필요로 한다는 것을 의미합니다." 라고 SpaceX의 NASA 과학 임무 책임자인 Julianna Scheiman은 발사 전 미디어 원격 회의에서 말했습니다. 

"너희들은 어떨지 모르겠지만, 우리 태양계에서 생명체를 발견할 수 있는 기회를 얻기 위해 부스터를 희생하는 것보다 더 좋은 임무는 없을 것 같아."

이 임무는 사이드 부스터 1064와 1065의 여섯 번째이자 마지막 비행이었으며, 여섯 번째이자 마지막 발사였습니다. 둘 다 이전에 USSF-44, USSF-67, Jupiter-3/EchoStar-24, NASA의 Psyche 및 USSF-52의 발사를 지원했습니다.

허리케인 밀턴의 영향으로 이 임무는 원래 10월 13일로 예정되어 있었지만 NASA와 SpaceX는 24시간 연기하기로 결정했습니다. 원격 회의에서 Schheiman은 SpoaceX가 "편집증 스크럽"이라고 부르는 발사 전 임무 평가 중에 제기된 문제 때문이라고 말했습니다.

"그 과정에서 차량 튜빙과 관련된 품질 관리 문제에 직면했습니다. 그리고 로켓의 다른 부분에는 튜브가 곳곳에 있습니다. 그래서 우리가 NASA 발사 서비스 프로그램 팀과 긴밀히 협력하여 한 일 중 하나는 이 문제의 일부로 비행체의 어떤 하드웨어가 설정되었는지, 의심되는지, 평가가 필요한지를 살펴보고 필요에 따라 필요한 점검과 검증을 받았는지 확인하는 것입니다"라고 Scheiman은 말했습니다.

"따라서 기본적으로 모든 시스템이 승인 테스트나 검증 테스트 또는 추가 유형의 검사를 거쳤는지 확인하여 현재 패드 수직에 있는 차량과 하드웨어가 비행할 준비가 되었는지 확인합니다."

NASA의 발사 서비스 프로그램(LSP)의 선임 발사 책임자인 팀 던(Tim Dunn)은 스페이스X가 지난주 말에 이 문제를 제기했으며 NASA는 이 문제에 대한 추가 작업이 필요하다는 데 동의했다고 덧붙였다.

던 부사장은 "우리 팀은 금요일 저녁과 토요일 하루 종일 거의 협력했다"며 "오늘(일요일) 발사 준비 검토를 시작하면서 매우 자신감 있는 위험 태세를 갖추기 위해 노력했다"고 말했다. "그래서 우리는 매우 좋은 상태에 있고, 우리는 SpaceX의 편집증을 높이 평가합니다."

NASA 케네디 우주 센터의 발사 단지 39A(LC-39A)에서 완전히 소모 가능한 SpaceX Falcon Heavy 로켓이 이륙하여 NASA의 가장 큰 우주선을 싣고 행성 임무를 수행합니다. 이미지: 마이클 케인/스페이스플라이트 나우

이 임무는 미국 연방항공국(FAA)의 상업 발사 허가 절차를 포함하지 않았지만, NASA가 주도하는 임무이기 때문에 크루-9 임무 중 발생한 팰컨 9 상위 단계 이상 현상 문제가 발사 전 브리핑에서 제기되었습니다.

샤이먼은 팰컨 헤비에 사용된 것과 동일한 로켓의 2단에 있는 멀린 진공 엔진이 궤도 이탈 연소를 위해 정지 명령이 내려진 후 500밀리초 동안 연소했다고 말했다.

"그 50초의 추가 추력은 기본적으로 두 번째 단계가 남태평양에 착륙하기 위해 설정된 구역을 벗어나 지구 대기권에 천천히 진입할 수 있게 만들었다"고 그녀는 말했다. "우리 차량에서는 모든 것이 의도한 대로 반응했습니다. 우리는 기본적으로 개방형 엔진의 액체 산소 블리드 밸브를 닫는 백업 Merlin 진공 차단 프로세스를 명령하여 MVac 엔진을 성공적으로 차단했습니다."

NASA는 이 문제에 대한 SpaceX의 분석을 면밀히 따랐고 도달한 결론에 확신이 있다고 말했지만 더 확신을 갖기 위해 자체 검증도 했다고 밝혔습니다.

Dunn은 "Crew-9 임무가 Europa Clipper 행성 창과 가깝기 때문에 SpaceX와 파트너십을 맺었고 SpaceX는 우리를 그 이상 현상 해결에 신속하게 가져왔습니다"라고 말했습니다. "우리는 비행 준비 검토 바로 다음 날 자체 독립 엔지니어링 검토 위원회를 개최하여 Europa Clipper를 평가하고 이 이상 징후를 제거했습니다."

팰컨9 로켓에 실린 스페이스X 크루 드래건이 크루-9 임무 중 처음으로 우주 발사 단지 40(SLC-40)에서 이륙하고 있다. 이미지: 마이클 케인/스페이스플라이트 나우유로파 탐험

얼음으로 뒤덮인 달 유로파로 가는 여행은 90년대 후반부터 논의되어 왔으며 1995년부터 1997년까지 목성 궤도를 돌았던 갈릴레오 우주선의 후계자로 구상되었습니다.

미국 국립연구위원회(National Research Council)는 2013년 유로파에 대한 탐사를 추천했는데, 당시 비용은 약 20억 달러로 추산되었다. 2019년경까지 임무 비용 추정치는 약 42억 5천만 달러로 증가했으며 현재 임무의 총 비용 추정치는 52억 달러입니다.

연료를 가득 채운 우주선은 약 5,700kg(~12,566lbs)으로 기록되며 28개의 추진기로 구동됩니다. 규모감을 느끼기 위해 태양 전지판을 펼친 상태에서는 일반 농구 코트보다 깁니다.

기술자들이 2024년 10월 2일 수요일 플로리다에 있는 NASA 케네디 우주 센터의 페이로드 위험 서비스 시설에서 SpaceX의 팰컨 헤비 페이로드 페어링 안에 NASA의 유로파 클리퍼 우주선을 캡슐화할 준비를 하고 있습니다. 페이로드 페어링은 목성의 얼음 위성인 유로파를 탐사하기 위해 발사 단지 39A에서 이륙하는 우주선을 보호할 것입니다. 이미지: 스페이스X

팰컨 헤비(Falcon Heavy)의 상부 스테이지에서 우주선이 분리된 후, 유로파 클리퍼(Europa Clipper)의 프로젝트 매니저인 조던 에반스(Jordan Evans)는 팀이 먼저 우주선으로부터 신호를 획득하는 작업을 할 것이라고 미리 밝혔는데, 이 작업은 몇 분이 걸렸다. 그 후 약 2-3시간 동안 Europa Clipper가 "로티세리처럼 굴려 태양 전지판 메커니즘을 예열"한 다음 Evans가 "열 칼"이라고 부르는 것을 사용하여 약 30분 동안 태양 전지판 구속 장치를 절단합니다.

"우주선이 한 면당 9개를 모두 절단하는 데 약 30분이 걸립니다. 따라서 한 면당 8개를 수행한 다음 태양 전지판 분리가 시작된 후 약 30분 후에 양쪽에서 9번째 절단을 수행합니다"라고 Evans는 설명했습니다. "발사 후 약 3시간에서 3시간 30분 후에 발생하며, 태양 전지판 분리 후 차량의 상태를 확인하는 데 약간의 시간이 걸릴 것입니다."

NASA는 소셜 미디어에서 태양 전지판이 성공적으로 배치되었으며 우주선이 여행을 시작하기 위해 배터리를 완전히 충전할 수 있었다고 확인했습니다.

2024년 8월 21일 미국 플로리다주 케네디 우주센터(Kennedy Space Center)의 클린룸에서 NASA의 유로파 클리퍼(Europa Clipper)가 보인다. 이 사진은 엔지니어와 기술자가 우주선의 거대한 태양 전지판을 배치하고 테스트하면서 촬영되었으며, 각 어레이는 길이가 약 46.5피트(14.2미터), 높이가 약 13.5피트(4.1미터)입니다. 이미지: NASA/Frank Michaux

유로파로 가는 여정은 5년 반이 걸리며, 클리퍼는 2030년 4월 11일에 도착할 예정이다. 이 여정에는 2025년 3월 1일 화성 중력 지원, 2026년 12월 지구 중력 지원이 포함됩니다.

산드라 코넬리(Sandra Connelly) 미 항공우주국(NASA) 과학임무국 부국장은 이번 임무에 대해 "매우 흥분된다"며 "우리 태양계와 태양계에서 우리의 위치에 대한 근본적인 질문에 답하는 데 한 걸음 더 다가갈 것이기 때문에 우리 [과학] 포트폴리오의 매우 중요한 부분"이라고 말했다.

"과학자들은 유로파가 얼음 표면 아래에 생명체가 살 수 있는 적절한 조건을 갖추고 있다고 믿는다. 그 조건은 물, 에너지, 화학 및 안정성입니다"라고 Connelly는 말했습니다. "이를 위해 우리는 9개의 기기와 1개의 과학 실험에서 데이터를 수집할 것입니다. 과학에는 내부 바다의 측정 수집이 포함됩니다. 표면 구성 및 지질학을 매핑하는 단계; 그리고 얼음 껍질에서 뿜어져 나올 수 있는 수증기 기둥을 찾고 있습니다."

목성에 있는 동안 Europa Clipper는 표면에서 약 25km(16마일) 떨어진 가장 가까운 접근 위치에서 유로파를 약 50회 비행할 것입니다.

유로파와 목성을 배경으로 한 유로파 클리퍼(Europa Clipper) 우주선에 대한 아티스트의 컨셉. 출처: NASA/JPL-Caltech

스페이스 클럽(Space Club)