아리안 6: 초도비행은 성공할 수 있을까?
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2024-07-09 21:54:51
4'00" 읽기
- 아리안 5의 시대는 2023년에 끝났다.
- 남아메리카 북동부 기아나에서 저녁 8시부터 자정까지 유럽 우주공항에서 첫 이륙 예정
- 아리안 6호의 상부 스테이지는 완전히 타서 우주 잔해가 전혀 남지 않도록 설계
- 아리안 6를 약 18분 만에 고도 300~70km의 타원형 궤도로 진입
수십 년 동안 유럽은 세계에서 가장 안정적이고 강력한 대형 로켓 중 하나인 아리안 5호를 보유했다. 2002년에 Envisat 위성을 지구공전 궤도로 운반했고, 2004년에 추류모프-게라시멘코(Tschurjumow-Gerassimenko) 혜성을 향해 로제타 우주선을 발사했으며, 최근에는 수성으로 여행하는 베피콜롬보(BepiColombo) 우주선을 발사했다. Herschel, Planck, James Webb 망원경과 같은 대형 우주 망원경도 Ariane 5와 함께 우주로 발사되었다.
하지만 아리안 5의 시대는 2023년에 끝났다. 미래에 아리안 5의 임무는 더 저렴하고 강력하며 다재다능한 발사체인 아리안 6에 의해 대체될 것이다. 목표는 이전 발사 비용을 절반으로 줄이는 것이다. 특히 Falcon 9와 Falcon Heavy를 통해 SpaceX의 성장하는 국제 경쟁을 따라잡을 수 있다. 그러나 새로운 유럽 대형 로켓의 개발은 반복적으로 지연되었으며, 실제로 첫 비행은 2020년에 이루어질 예정이었다.
“유럽을 위한 위대한 순간”
이제 때가 왔다. 오늘 현지시각 저녁 8시부터 자정까지 아리안 6호가 프랑스령 기아나의 유럽 우주공항에서 처음으로 이륙할 예정이다. 유럽우주국(ESA)은 발사와 약 2시간 30분의 첫 비행을 온라인으로 생중계할 예정이다. ESA는 "로켓이 과학, 지구 관측, 기술 개발 및 비즈니스와 관련된 모든 기회와 함께 우주에 대한 자율적 접근을 보장할 것이기 때문에 이는 유럽에 있어 중요한 순간이다"고 말했다.
유럽 우주 기구, EU의 다양한 위성 및 EUMETSAT의 기상 위성을 포함해 Ariane 6를 이용한 약 30대의 비행이 이미 주문되었다. 또한 목록에는 미국 회사 Amazon의 Kuiper 위성 메가 별자리 수송과 2026년 ESA PLATO 우주 망원경 출시가 포함되어 있다. ESA PLATO 우주 망원경은 태양과 같은 별 주위의 지구와 같은 외계 행성을 검색할 것이다. DART 임무의 충돌 테스트 결과를 조사하기 위한 소행성 Dimorphos에 대한 HERA 임무도 Ariane 6을 사용하여 수행된다.
아리안 6호의 구조
Ariane-6는 4개의 고체 연료 로켓 대신 2개의 로켓을 장착하여 첫 비행을 시작할 예정이다. 그들은 발사 후 처음 135초 동안 주요 추력을 제공하고 Ariane 6가 10톤에서 거의 22톤에 달하는 페이로드를 낮은 지구 궤도로 운반할 수 있게 해준다. 4개의 고체 부스터는 모두 11.5톤의 탑재량을 정지궤도 이상으로 운반할 수 있다. 전체 발사체의 높이는 56~62m이며, 화물에 따라 페이로드 캡슐의 길이는 14~20m이다.
고체 부스터 외에도 아리안 6의 발사 드라이브는 액체 산소와 수소로 작동하는 주 엔진에 의해 제공된다. 이 메인 스테이지는 발사 후 약 460초 후에 연소된 후 Vinci 엔진이 장착된 로켓 상부 스테이지가 점화된다. 첫 비행 동안 액체 산소와 수소로 구동되는 이 연소 단계는 아리안 6를 약 18분 만에 고도 300~70km의 타원형 궤도로 진입시킨다.
다중 점화 가능
첫 비행의 첫 번째 단계가 성공하면 테스트는 Ariane 6의 새로운 기능 중 하나를 따르게 된다. 즉, Vinci 상단 단계를 끄고 최대 4회까지 재점화할 수 있다. 예를 들어 다른 궤도 고도에 위성을 배치할 수 있다. 이를 보장하기 위해 Ariane 6 상단에는 소위 APU(보조 전원 장치)가 장착되어 있다. 이 보조 드라이브는 무중력에도 불구하고 탱크의 연료를 드라이브로 이동시키는 데 충분한 추력을 생성한다. 이것이 재점화를 가능하게 한다.
첫 비행 동안 이러한 Vinci 엔진 재점화를 통해 Ariane 6는 타원형 궤도에서 약 580km 고도의 원형 궤도로 이동하게 된다. 그런 다음 발사체는 3개 그룹으로 나누어 8개의 위성 임무를 궤도에 발사한다. 나머지 17개 탑재체는 로켓에 남아 측정을 수행하는 실험이다. 그런 다음 첫 비행이 끝난 후 로켓 상단 단계와 함께 불타 버릴 것이다.
불타거나 묘지 궤도
첫 비행이 끝나면 Vinci 엔진이 마지막으로 발사되어 지구 대기를 통해 로켓의 제어된 하강을 시작한다. 아리안 6호의 상부 스테이지는 완전히 타서 우주 잔해가 전혀 남지 않도록 설계되었다. 예를 들어, 여러 차례 스크랩 조각으로 추락한 중국 운반 로켓인 장정(Long March)의 상부 스테이지와는 다르다.
더 높은 고도에 대한 임무를 수행하려면 위성이 있는 궤도보다 훨씬 먼 Vinci 엔진을 사용하여 상부 단계를 묘지 궤도에 배치할 수도 있다.
Ariane 6는 이미 오래된 것인가요?
ESA는 새로운 Ariane 6 발사체에 대한 높은 기대를 갖고 있지만 비판도 있다. 운반로켓은 첫 비행도 하기 전에 이미 구식이어서 경쟁 상대가 되지 못했다고 한다.
이유는 특히 SpaceX를 포함한 다른 우주 회사들은 이제 발사 단계의 재사용성에 지속적으로 의존하여 발사 비용을 크게 절감하고 있다. 예를 들어 개인 고객에게는 Falcon 9가 Ariane 6보다 저렴하다.
이와 대조적으로 ESA는 Ariane 6의 다용도성과 고성능, 그리고 다른 공급업체와의 독립성을 통해 이점을 보고 있다. “세계에서 두 번째로 큰 경제 규모를 자랑하는 유럽은 우주에 대한 안전하고 독립적인 접근을 보장해야 한다. 다른 국가의 역량과 우선순위가 종속될 수 있다”고 그녀는 설명했다. “아리안 6호의 발사로 유럽은 로켓을 우주로 보낼 뿐만 아니라 국제 우주 여행 국가들 사이에서도 자신의 입지를 확고히 하고 있다.”
처녀비행이 성공하면 2024년 말 아리안 6의 첫 정기비행이 이뤄질 예정이다. 미래를 위해 ESA는 연간 최소 9번의 출시를 목표로 하고 있다.
출처: ESA, DLR
- 아리안 5의 시대는 2023년에 끝났다.
- 남아메리카 북동부 기아나에서 저녁 8시부터 자정까지 유럽 우주공항에서 첫 이륙 예정
- 아리안 6호의 상부 스테이지는 완전히 타서 우주 잔해가 전혀 남지 않도록 설계
- 아리안 6를 약 18분 만에 고도 300~70km의 타원형 궤도로 진입
아리안 6: 초도비행은 성공할 수 있을까?
오늘 저녁 새로운 유럽 발사체가 첫 비행을 할 예정이다.
때가 왔다. 새로운 유럽 운반 로켓인 Ariane 6가 오늘 저녁(남아메리카 기아나) 우주로 첫 비행을 시작할 예정이다. 수년간의 지연과 추가 비용 끝에 이제 다시 궤도에 대한 접근권을 유럽에 제공해야 한다. 이는 이전 Ariane 5호보다 저렴하고 강력할 것이다. 첫 비행은 오늘 저녁 8시(남아메리카 북동 해안 기아나 지역 현지시각)부터 시작된다. 비평가에 따르면 SpaceX의 Falcon 9 또는 기타 현대 발사체와 달리 Ariane 6은 재사용이 불가능하므로 첫 번째 발사 전에 이미 구식이 됐을 수 있다고 한다.
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| ▲ 새로운 유럽 발사체 아리안 6(Ariane 6)이 궤도에 진입하고 있다(그림). © ESA/ D. Ducros |
수십 년 동안 유럽은 세계에서 가장 안정적이고 강력한 대형 로켓 중 하나인 아리안 5호를 보유했다. 2002년에 Envisat 위성을 지구공전 궤도로 운반했고, 2004년에 추류모프-게라시멘코(Tschurjumow-Gerassimenko) 혜성을 향해 로제타 우주선을 발사했으며, 최근에는 수성으로 여행하는 베피콜롬보(BepiColombo) 우주선을 발사했다. Herschel, Planck, James Webb 망원경과 같은 대형 우주 망원경도 Ariane 5와 함께 우주로 발사되었다.
하지만 아리안 5의 시대는 2023년에 끝났다. 미래에 아리안 5의 임무는 더 저렴하고 강력하며 다재다능한 발사체인 아리안 6에 의해 대체될 것이다. 목표는 이전 발사 비용을 절반으로 줄이는 것이다. 특히 Falcon 9와 Falcon Heavy를 통해 SpaceX의 성장하는 국제 경쟁을 따라잡을 수 있다. 그러나 새로운 유럽 대형 로켓의 개발은 반복적으로 지연되었으며, 실제로 첫 비행은 2020년에 이루어질 예정이었다.
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| ▲ 쿠루의 발사대에 있는 유럽 발사체 아리안 6(Ariane 6). © ESA/ L. Bourgeon |
“유럽을 위한 위대한 순간”
이제 때가 왔다. 오늘 현지시각 저녁 8시부터 자정까지 아리안 6호가 프랑스령 기아나의 유럽 우주공항에서 처음으로 이륙할 예정이다. 유럽우주국(ESA)은 발사와 약 2시간 30분의 첫 비행을 온라인으로 생중계할 예정이다. ESA는 "로켓이 과학, 지구 관측, 기술 개발 및 비즈니스와 관련된 모든 기회와 함께 우주에 대한 자율적 접근을 보장할 것이기 때문에 이는 유럽에 있어 중요한 순간이다"고 말했다.
유럽 우주 기구, EU의 다양한 위성 및 EUMETSAT의 기상 위성을 포함해 Ariane 6를 이용한 약 30대의 비행이 이미 주문되었다. 또한 목록에는 미국 회사 Amazon의 Kuiper 위성 메가 별자리 수송과 2026년 ESA PLATO 우주 망원경 출시가 포함되어 있다. ESA PLATO 우주 망원경은 태양과 같은 별 주위의 지구와 같은 외계 행성을 검색할 것이다. DART 임무의 충돌 테스트 결과를 조사하기 위한 소행성 Dimorphos에 대한 HERA 임무도 Ariane 6을 사용하여 수행된다.
아리안 6호의 구조
Ariane-6는 4개의 고체 연료 로켓 대신 2개의 로켓을 장착하여 첫 비행을 시작할 예정이다. 그들은 발사 후 처음 135초 동안 주요 추력을 제공하고 Ariane 6가 10톤에서 거의 22톤에 달하는 페이로드를 낮은 지구 궤도로 운반할 수 있게 해준다. 4개의 고체 부스터는 모두 11.5톤의 탑재량을 정지궤도 이상으로 운반할 수 있다. 전체 발사체의 높이는 56~62m이며, 화물에 따라 페이로드 캡슐의 길이는 14~20m이다.
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| ▲ 두 가지 구성으로 이루어진 Ariane 6의 구조. © ESA |
고체 부스터 외에도 아리안 6의 발사 드라이브는 액체 산소와 수소로 작동하는 주 엔진에 의해 제공된다. 이 메인 스테이지는 발사 후 약 460초 후에 연소된 후 Vinci 엔진이 장착된 로켓 상부 스테이지가 점화된다. 첫 비행 동안 액체 산소와 수소로 구동되는 이 연소 단계는 아리안 6를 약 18분 만에 고도 300~70km의 타원형 궤도로 진입시킨다.
다중 점화 가능
첫 비행의 첫 번째 단계가 성공하면 테스트는 Ariane 6의 새로운 기능 중 하나를 따르게 된다. 즉, Vinci 상단 단계를 끄고 최대 4회까지 재점화할 수 있다. 예를 들어 다른 궤도 고도에 위성을 배치할 수 있다. 이를 보장하기 위해 Ariane 6 상단에는 소위 APU(보조 전원 장치)가 장착되어 있다. 이 보조 드라이브는 무중력에도 불구하고 탱크의 연료를 드라이브로 이동시키는 데 충분한 추력을 생성한다. 이것이 재점화를 가능하게 한다.
첫 비행 동안 이러한 Vinci 엔진 재점화를 통해 Ariane 6는 타원형 궤도에서 약 580km 고도의 원형 궤도로 이동하게 된다. 그런 다음 발사체는 3개 그룹으로 나누어 8개의 위성 임무를 궤도에 발사한다. 나머지 17개 탑재체는 로켓에 남아 측정을 수행하는 실험이다. 그런 다음 첫 비행이 끝난 후 로켓 상단 단계와 함께 불타 버릴 것이다.
불타거나 묘지 궤도
첫 비행이 끝나면 Vinci 엔진이 마지막으로 발사되어 지구 대기를 통해 로켓의 제어된 하강을 시작한다. 아리안 6호의 상부 스테이지는 완전히 타서 우주 잔해가 전혀 남지 않도록 설계되었다. 예를 들어, 여러 차례 스크랩 조각으로 추락한 중국 운반 로켓인 장정(Long March)의 상부 스테이지와는 다르다.
더 높은 고도에 대한 임무를 수행하려면 위성이 있는 궤도보다 훨씬 먼 Vinci 엔진을 사용하여 상부 단계를 묘지 궤도에 배치할 수도 있다.
Ariane 6는 이미 오래된 것인가요?
ESA는 새로운 Ariane 6 발사체에 대한 높은 기대를 갖고 있지만 비판도 있다. 운반로켓은 첫 비행도 하기 전에 이미 구식이어서 경쟁 상대가 되지 못했다고 한다.
이유는 특히 SpaceX를 포함한 다른 우주 회사들은 이제 발사 단계의 재사용성에 지속적으로 의존하여 발사 비용을 크게 절감하고 있다. 예를 들어 개인 고객에게는 Falcon 9가 Ariane 6보다 저렴하다.
이와 대조적으로 ESA는 Ariane 6의 다용도성과 고성능, 그리고 다른 공급업체와의 독립성을 통해 이점을 보고 있다. “세계에서 두 번째로 큰 경제 규모를 자랑하는 유럽은 우주에 대한 안전하고 독립적인 접근을 보장해야 한다. 다른 국가의 역량과 우선순위가 종속될 수 있다”고 그녀는 설명했다. “아리안 6호의 발사로 유럽은 로켓을 우주로 보낼 뿐만 아니라 국제 우주 여행 국가들 사이에서도 자신의 입지를 확고히 하고 있다.”
처녀비행이 성공하면 2024년 말 아리안 6의 첫 정기비행이 이뤄질 예정이다. 미래를 위해 ESA는 연간 최소 9번의 출시를 목표로 하고 있다.
출처: ESA, DLR
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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