스페이스 클럽 슈퍼 헤비 블록 3 미래의 부스터

[발사통제동]

스타쉽의 1단계인 슈퍼 헤비 부스터는 개발 과정에서 이미 많은 변화를 겪었습니다. 이번 최신 설계 변경, 즉 블록 1/2 부스터에서 블록 3으로의 변화는 단연코 가장 큰 도약입니다. 우리가 곧 다룰 이 새로운 설계는 지난 7년간 배운 교훈을 바탕으로 처음부터 새로 만들어진 디자인입니다.

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블록 3 슈퍼 헤비 부스터

가장 시각적인 변화 중 하나는 통합형 핫스테이지 트러스로, SpaceX가 부스터 9부터 16까지 사용했던 기존 추가 핫스테이지 링에 비해 큰 개선입니다.

이 새로운 설계는 N1 로켓 스타일의 핫스테이지 트러스 시스템을 사용하며, 더 개방적이며, 배기가 별도의 표면에 닿는 대신 배기가 부스터의 전방 돔에 닿습니다. 전방 돔에는 배기 기둥으로부터 추가 보호를 위해 강철 판이 추가되었다.

핫스테이지 트러스 바로 아래에는 또 다른 명백한 변화가 있습니다: 세 개의 새롭고 더 큰 그리드 핀입니다.

이 격자 핀들은 이제 T자 형태로 배치되어 있으며, 블록 1과 2 그리드 핀보다 50% 더 큽니다. 서로 마주 보는 두 그리드 핀에는 이제 리프트/캐치 포인트가 있고, 세 번째 그리드는 러더 핀입니다.

러더 핀은 내부 그리드에 각도를 맞춰 공기가 더 잘 통과할 수 있도록 되어 있습니다; 그렇지 않으면 공기 흐름 때문에 원하지 않을 때 부스터가 위로 올라갈 수 있습니다.

네 번째 핀을 제거하면 무게를 줄이고, 부스터의 최신 글라이드 백 프로파일로 인해 공기 흐름에서 완전히 벗어나기 때문에 더 이상 필요하지 않습니다.

기타 변경 사항으로는 레이스웨이가 재설계되어 이제 부스터 중간쯤만 내려가 내부로 들어가 더 높은 차인 중 하나로 갈라집니다. 새로운 레이스웨이에는 블록 1과 2 부스터에서 볼 수 있던 별도의 FTS 레이스웨이를 제거하는 비행 종료 시스템(FTS) 충전도 포함되어 있습니다.

함선 39

또한 레이스웨이 쪽의 차인은 더 높고 가까이 붙어 있으며, 러더 핀 쪽 레이스웨이 맞은편 차이니는 더 짧고 멀리 떨어져 있습니다. 러더 핀 쪽을 더 멀리 두면 새로운 활공 후퇴 기동 시 차인에 약간의 양력을 줄 수 있습니다.

이 차인들 내부에는 업그레이드된 항공전자장비, COPV, 배터리가 장착되어 있습니다. 엔진 차폐 공동도 제거된 후 대형 강철 CO2 탱크도 제거되었습니다.

이 COPV(복합 오버랩 압력 용기)는 부스터에 필요한 모든 가스, 스핀 시동 및 점화기용 메탄과 산소, 공압 밸브 작동용 질소, 새로운 측면 착륙 탱크용 가압 가스를 포함하고 있습니다. 모든 요구사항을 충족시키면서 SpaceX는 부스터에 장착된 COPV의 수를 거의 두 배로 늘렸습니다.

탱크 자체에 관해서는, 메탄 탱크가 더 짧아졌고, LOX 탱크가 더 길어졌습니다. 하지만 메탄 탱크 용량은 새로운 이송관으로 상쇄되었습니다. 이 전송관은 팔콘 9 크기에 가깝으며, 높이 50미터, 너비 3미터입니다.

이 새로운 전송관과 업데이트된 엔진 배관을 통해 스페이스X는 33개의 랩터 3 엔진을 동시에 점화할 수 있습니다. 이로 인해 부스트 백 연소 시 10개 엔진의 내부 링을 동시에 점화할 수 있습니다.

후방 부분은 SpaceX가 가장 많은 변화를 주었다는 점입니다. 우선, 퀵 디스커넥트가 두 개로 나뉘어 한쪽에는 산소 포트, 다른 쪽에는 메탄 포트가 있습니다. 이 분할은 내부 배관을 개선하고, 발사 마운트에 단일 QD를 사용해 복잡성을 줄여줍니다. 또한, 단일 QD로 문제를 일으키지 않고 주 주입/배수 포트를 더 크게 만들 수 있어서 도움이 됩니다.

새로 설계된 선미 내부에는 13개의 내부 엔진 모두에 공급하는 별도의 LOX 착륙 탱크가 포함된 완전히 새로운 추진제 분배 시스템이 설치되어 있습니다. 이는 블록 3 부스터의 새로운 착륙 연소 시동 기능의 일부로, 만약 하나가 고장 나면 내부 13개 엔진 중 어느 엔진이든 중복성을 위해 시동할 수 있는 기능을 제공합니다.

부스터 19가 냉동 보관을 위해 매시스로 롤아웃되는 후방 장면

후방 구간에는 부스터 외부를 따라 많은 파이프가 연결되어 있으며, 많은 접속 박스가 있습니다. 이들은 랩터 3 엔진과 주 추진제 탱크 압력을 위한 자동 가압 매니폴드에 필요한 모든 자재입니다.

이 관로에는 전원 및 데이터 케이블, 스핀 스타트, 점화 가스가 있습니다. 이 모든 장치는 과거 후방 돔 아래 주 엔진 차폐 내부의 매니폴드와 관로에 설치되어 있었습니다.

엔진을 보면 거의 모든 엔진 차폐막이 제거되었습니다. 랩터 3에서는 여러 플랜지를 제거하고 열 문제를 해결함으로써 번거로운 엔진 차폐막을 제거하고, 주 추진 밸브, 추력 벡터 제어 액추에이터, 주 흡입구 주변만 보호하도록 전환했습니다.

이제 엔진 자체는 더 이상 돔에 부착되지 않고, 33개의 랩터 3 엔진 추력을 전달하는 강철판에 부착되어 있습니다. 이 판에는 테이퍼다운 구조가 있어 엔진 자체가 과거보다 바닥에서 더 많이 돌출되어 있습니다. 새로운 후방 판을 보호하기 위해 스페이스X는 노출된 추력 판의 강철을 덮는 새로운 금속 타일을 도입했습니다.

이 새로운 설계는 또한 새로운 엔진 구성도 도입했습니다; 여전히 33개의 엔진이지만, 10개의 내부 링이 회전되어 어느 한 엔진도 패드 디플렉터의 능선 상단에 부딪히지 않도록 했습니다. 그리고 중앙 세 개의 엔진은 더 이상 모두 120도 간격이 아니며; 현재 기록은 108-108-144입니다. 이로 인해 어느 한 엔진이 능선 캡에 부딪히는 것도 방지됩니다. 이는 발사대의 수명을 늘리기 위한 노력입니다.

슈퍼 헤비 부스터의 블록 3은 스타쉽 프로그램의 신뢰성 향상과 더 강력한 차량으로 나아가는 중요한 진전입니다.

대표 이미지: 첫 풀 스택 후 다시 롤링하는 부스터 19 (출처: NSF의 맥스 에반스)

스페이스 클럽(Space Club)