By RAMIN SKIBBA, WIRED US

미국 항공우주국(NASA) 우주발사체의 첫 번째 발사체는 우주비행사를 달 혹은 그 이상의 영역으로 이동하도록 도울 강력하고 복잡한 구성을 갖춘 로켓이지만, 아직 지상에 있다. 9월 3일(현지 시각), 플로리다주의 NASA 케네디 우주센터 엔지니어팀이 추가 수리 작업과 문제 해결을 위해 발사 지연 결정을 내렸다. 발사대에서 이륙 준비를 하던 중 액화수소가 누출된 것을 발견한 후의 일이다.

수리 작업에 포함되는 부분이나 발사대에서의 발사 성공 여부, 수리대나 로켓 부품 사전 생산 시설인 VAB(Vehicle Assembly Building) 중 수리 장소 결정 사항 등은 확실하지 않다. 어느 쪽이든 9월 말, 신규 발사대 개발 전까지 아르테미스 프로그램 시작 일정을 지연하거나 10월 말 다른 발사체와 함께 발사하게 될 수 있다.

달 궤도를 이동한 뒤 지구로 복귀하고자 개발한 무인 우주 발사체의 중대한 일정 지연 소식이다. 그러나 아폴로 프로그램 이후 최초로 진행하는 우주 비행사의 달 탐사 예비 단계이기도 하다는 점에서 위험성이 크다. 빌 넬슨(Bill Nelson) NASA 수장은 발사 일정 지연 소식 발표 후 NASA 생방송을 통해 “우주 비행사 4명의 달 탐사 시작 전까지 안전을 확실히 갖추고자 한다”라고 말했다. 또, 우주 기업에는 NASA가 겪은 것과 같은 문제가 특히 새로운 우주선 발사 계획에서는 불가피한 문제라고 덧붙였다. 넬슨은 “액화수소 누출로 발사 일정이 지연되는 과정도 모두 우주 프로그램의 일부분이다. 우주 탐사 프로그램을 준비하면서 일정이 지연될 것도 대비하라”라고 말했다.

NASA의 로켓 발사 지연 문제는 핵심 단계인 SLS 로켓에 액화수소 연료를 공급하는 영역에서 누출 문제가 발생해, 폭발 위험성이 제기되면서 발생했다. NASA 엔지니어팀은 8월 29일(현지 시각), 로켓 발사 시도 중 액화수소 소량이 누출된 것을 발견했다. 그러나 아르테미스 미션 관리자 마이크 사라핀(Mike Sarafin)은 “액화수소 누출 문제를 다룰 수 있는 수준이 아니었다.

NASA는 아르테미스 프로그램 전체 과정에 기능의 몇 가지 다양성을 포함하여 SLS 로켓 설계 사용할 계획이었다. 오리온 유인 캡슐에 SLS 로켓을 장착할 예정이었다. 그러나 보잉과 노스럽그러먼(Northrop Grumman), 에어로젯 로켓다인(Aerojet Rocketdyne) 등 복수 계약 업체가 개발한 SLS 로켓은 이미 발사 어려움을 직면했다. 여러 차례 개발 과정이 지연되고 예산을 초과해, 언젠가는 큰 문제가 발생할 것으로 보였다. 2022년 4월 진행된 시뮬레이션 발사 리허설 당시 NASA 엔지니어팀이 연료와 시간에 맞춘 발사를 확인하던 중 SLS 로켓을 수리하려 NASA 시설로 되돌려 보내야 했다. NASA 엔지니어팀은 6월, 추진 연료를 가득 싣고 발사 후 29초 이내로 시간을 세려 했으나 헬륨 점검 밸브 결함과 액화 산소 누출 문제가 발생하자 일정을 중단했다. SLS 로켓 수리 후 8월 18일 자로 발사대로 다시 옮겼으며, 4일 뒤 SLS 로켓 비행 준비 검토를 발표했다. SLS 로켓은 8월 29일 자로 첫 번째로 발사될 예정이었다.

그러나 8월 29일 발사 시도는 계획대로 진행되지 않았다. NASA 엔지니어는 추진 연료로 핵심 단계를 준비하면서 오른쪽 고체 로켓 부스터 바로 옆에 장착된 엔진 중 하나인 RS-25 엔진의 문제를 인지했다. 액화수소가 엔진 칸으로 흐르는 과정이 계획대로 진행되지 않았으며, 추진 연료의 온도 범위도 적정 범위에 해당하지 않았다. (수소 테스트 문제는 6월, 시뮬레이션 리허설 도중 확인할 목록에 포함되었으나 엔지니어팀은 액화수소 누출 탓에 제대로 확인할 수 없었다.) 이 외에도 로켓 외부를 감싼 형태의 균열도 발견했으나 중대한 위험은 아니라고 판단했다.

NASA 엔지니어팀은 40분간 시간을 세는 동시에 문제를 해결하는 데 1시간 넘게 소요됐다. 마침내 찰리 블랙웰 톰슨(Charlie Blackwell-Thompson) 로켓 발사 국장이 발사 일정 중단을 공식 발표했다. 다음 날 기자회견 현장에서 아르테미스 프로그램 팀원 모두 분명하게 드러난 엔진 문제가 확실하지 않은 온도 센서 문제의 징조였을 것이라고 주장했다. 존 허니컷(John Honeycutt) SLS 프로그램 관리자는 “온도 센서의 실행 방식은 물리적 상황과 일치하지 않는다”라고 말했다.

SLS 발사는 이번 주 내내 지연됐다. 발사 시간 측정 과정은 9월 3일 아침, 여러 차례 반복했다. 추진 연료의 문제를 예측해, 시뮬레이션 테스트 단계부터 발사 과정을 침착하게 처리하고, 각각의 카운트 다운 시간을 약 45분으로 두었다. 로켓 발사팀과 날씨 예측 담당 인력 모두 소나기가 몇 차례 발생해도 날씨가 로켓 발사의 변수가 될 수 있다는 점을 인정했다. -423℉와 -297℉에서 냉각된 액화수소 총 70만여 갤런을 싣고 발사 준비를 시작했다. 

그러나 산소 대부분 채운 뒤 액화수소가 누촐됐다. NASA 본부 부관리자 짐 프리(Jim Free)는 로켓 발사 중단 계획 발표 후 기자 회견 현장에서 “수소 문제를 다루기 어려웠다”라고 밝혔다. 액화수소 누출은 지상 시스템에서 액화수소 공급에 사용하도록 적합한 8인치 영역에서 발생했다. 결국, 액화수소 보관 영역을 제거한 뒤 교체하기로 결정했다.

미국 동부 시각, 9월 2일 오전 11시 17분, 블랙월 톰슨은 SLS 로켓 발사 시도 중단을 발표했다.
 
우주 탐사가 어렵다는 전형적인 업계의 사례에서 NASA의 SLS 로켓과 같은 발사 일정 지연은 날씨 문제를 고려해도 이례적인 일이 아니다. NASA의 우주왕복선 프로그램 도중 결과적으로 성공한 일부 발사체도 여러 차례 발사를 중단해야 했다. 수많은 시스템이 함께 작동하는 최신 대형 로켓인 SLS 로켓은 훨씬 더 까다로운 계획이다. 사라핀은 기자 회견 당시 NASA가 로켓 발사를 위해 충족해야 할 총 489가지 발사 조건 범위를 갖추었다고 밝혔다.

NASA는 10월 중순까지 아르테미스 프로그램 발사 계획을 중단하고, 이미 여러 차례 지연된 스페이스X 크루-5(Crew-5) 발사 계획이 인근 발사대에서 진행된 뒤 SLS 로켓을 다시 발사해야 할 수도 있다. 크루-5는 일본 우주비행사와 러시아 우주 비행사 안나 키키나(Anna Kikina)가 탑승하여 국제우주정거장(ISS)에 도착하는 것을 목표로 한다. 우크라이나 전쟁 이후 러시아 우주국 로스코스모스(Roscosmos)와 NASA, 세계 여러 국가의 우주국 간 긴장 관계 발생 후 러시아 우주비행사가 미국 우주선에 처음 탑승하는 사례가 될 것이다.

NASA 엔지니어팀은 발사대에서 로켓을 수리할 것인지, 아니면 VAB로 옮길 것인지 판단 중이다. 사라핀은 “위험성과 다른 요인을 포기해야 하는 위험성 간의 문제가 있다”라고 말했다. 이어서 발사대에서 로켓을 수리하면 환경 문제 노출 위험성이 있지만, VAB 건물 내부에서는 재빨리 해제한 연료 보관 장치를 극저온 상태에서 테스트가 불가능하다는 단점이 있다고 전했다.

로켓 발사 재추진 과정 자체는 위험성이 없다. 움직임과 진동 모두 로켓에 압력을 가할 수 있기 때문이다. 그러나 손상을 최소화하려면, 크롤러(crawler)에 시간당 1마일 이하의 속도로 이동해야 한다. 이때는 발사 재추진 과정은 10월 말까지 지연될 수 있으며, 자체 소규모 임무를 위해 진행되는 소형 우주선 탑재 위험성이 발생할 수 있다. 큐브샛(CubeSats)이라는 이름으로 알려진 우주선은 전력이 제한된 배터리가 있으나 일부만 재충전할 수 있다. 사라핀은 “VAB로 로켓을 옮겨야 한다면, 배터리 여러 개를 장착할 수 있다. 주어진 발사 시기를 살펴보기 위한 과정 일부분이다”라고 말했다.

넬슨은 아르테미스 1이 시범 비행이라는 점을 강조하며, 이번 일정 지연으로 전체 프로그램 일정에 차질을 빚게 될 확률이 낮다고 전했다. 아르테미스 전체 프로그램은 2024년, 아르테미스 2호에 우주비행사가 탑승한 채로 달 궤도로 이동하고, 이듬해 아르테미스 3호를 통해 우주비행사가 달에 착륙하는 것을 목표로 한다. (그러나 3월, NASA 조사 총회 평가를 보았을 때, 달 착륙 계획이 2026년으로 지연될 수도 있다.)

아르테미스 프로그램 관계자는 지금 당장 로켓을 발사하고자 하지만, NASA 관계자는 로켓 상태가 우수한 편이라고 강조한다. 또, 머지않아 안전한 조건에서 발사할 수 있기를 확신하고자 한다고 덧붙였다. 프리는 “로켓 안전성을 제외하면, 원하는 상황이 갖추어지지 않았다. 지상에서는 안전해도 궤도에서는 안전하지 않을 것이다”라고 말했다.

** 위 기사는 와이어드US(WIRED.com)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
NASA’s Giant Moon-Bound Rocket Is Grounded for Repairs