SpaceX Starship 통합 비행 테스트 2
SpaceX Starship integrated flight test 2임무유형 | 비행시험 |
---|---|
교환입니다. | 스페이스X |
임무기간 | ~8분 06초 (achieved) 90분 (예정) |
궤도완료 | <1 (예정) 달성하지 못함 |
우주선 속성 | |
우주선 | 스타쉽 S25, 슈퍼 헤비 B9 |
임무개시 | |
출시일자 | 2023년 11월 18일 13:02:50 (UTC | )
로켓 | 스타쉽 |
출시지 | 스타베이스 |
청부업자 | 스페이스X |
궤도 파라미터 | |
정권 | 대기권 횡단 지구 궤도(예정) |
근일점 고도 | 50 km (31 mi) (예정) −1,750 km (−1,090 mi) (reached)[1] |
아포시스 고도 | 250 km (160 mi) (예정) 149 km (93 mi) (reached)[1][2] |
기울기 | 26.5°[1] |
스페이스X 스타쉽 항공편 |
2023년 11월 18일, 스페이스X는 스타쉽 발사체의 두 번째 통합 비행 테스트를 수행했습니다.[3] 이 임무의 주요 목표는 차량이 핫 스테이지(Starship의 비행 프로필에 새로 추가됨)에 도달하는 것이었고, 이어서 두 번째 스테이지는 태평양 상공에서 제어된 재진입으로 궤도에 가까운 궤도에 도달하는 것이었고, 부스터는 멕시코 만에서 추진성 스플래시 다운으로 부스트백 연소를 수행했습니다.[4][5][6]
이 차량은 슈퍼 헤비 부스터에 장착된 33개의 랩터 엔진 모두의 힘으로 성공적으로 이륙하여 스테이지 분리를 통해 성공했습니다. 부스터는 멕시코 만에 착륙할 계획이었지만, 대신 부스트백 연소 중에 폭발했습니다. 스타쉽 2단계는 8분 이상 가속을 계속하여 고도 149 km (93 mi)에 도달했습니다.[1] 2단계가 끝날 무렵 선박은 과도한 액체 산소를 배출하여 차량에 화재가 발생하고 손실이 발생했습니다.[7]
연방항공청은 이상 징후가 발생했으며 공공 재산 피해나 부상 신고는 없었다고 확인하는 성명을 발표했습니다.[8] FCC는 이번 출시를 실패로 간주하고 SpaceX Starlink를 대규모 미국 시골 광대역 인터넷 보조금 지원 대상으로 거부하는 근거로 사용했습니다.[9] 발사 직후 스페이스X는 웹사이트를 통해 "성공은 우리가 배우는 것에서 나온다"는 성명을 발표했습니다.[10]
배경
2023년 4월 첫 시험 비행을 끝으로 스타쉽 차량 전체가 파괴된 후 [11]시험 중 입은 손상을 복구하고 향후 문제를 방지하기 위해 발사대에 대한 상당한 작업이 이루어졌습니다.[12]
한편, 스타쉽의 첫 비행 실패 이후, 연방항공청(FAA)은 스페이스X에 사고에 대한 조사를 요구했고, 조사 결과가 나올 때까지 스타쉽에 대한 조사를 중단했습니다.[13][14] FAA는 2023년 9월 8일 조사를 종결했습니다.[15][16] FWS는 11월 14일에 환경 검토를 완전히 마쳤고,[17] FAA는 얼마 지나지 않아 발사를 완전히 승인했습니다.[18]
출시 전 조사
FAA 조사
스타쉽의 첫 비행 실패 이후, 연방 항공국(FAA)은 스페이스X에 사고에 대한 조사를 요구했고, 조사 결과가 나올 때까지 스타쉽에 대한 조사를 중단했습니다.[20][21] FAA는 차량이 비행 중에 분실되었을 때 표준 관행인 조사를 감독합니다.[22] 이 기관은 조사 기간 동안 스타쉽 항공편의 운항을 금지했으며, 이 또한 표준 관행이며,[21][23] "스타쉽/슈퍼 헤비 차량의 운항 복귀는 FAA가 모든 시스템을 결정하는 것을 기반으로 합니다."라고 말했습니다. 사고와 관련된 절차나 절차는 공공 안전에 영향을 미치지 않는다"며 부상이나 공공 재산 피해 신고가 없었다고 주장했습니다.[24][25] FAA는 또한 "민감한 서식지"에서 발사 잔해를 표준적으로 제거하는 것을 포함하는 청소를 모니터링 할 것이라고 발표했습니다.[26] 5월 15일, SpaceX는 Booster 9와 Ship 25를 사용하여 6월 15일에서 12월 15일 사이의 두 번째 비행에 대한 FCC 승인 요청을 제출했습니다.[27] 지난 8월 스페이스X는 FAA에 초기 사고 보고서를 제출해 검토와 승인을 받았습니다.[28][29]
FAA는 2023년[20][30] 9월에 다음과 같이 밝혔습니다.스페이스X의 최종 보고서에 따라 FAA는 2023년 9월 8일 조사를 종료했습니다.[30][31] FAA 관계자들은 같은 성명에서 "이번 불상사 조사가 종결됐다고 해서 보카치카에서의 스타쉽 발사가 즉각 재개되는 것은 아니다"라고 강조했습니다.[30][32] 그리고 SpaceX는 먼저 "공공 안전에 영향을 미치는 모든 시정 조치를 이행"해야 했으며 FAA의 "안전 및 기타 환경 규제 요구 사항"을 해결하는 "FAA의 라이센스 수정"을 신청했습니다.[30][33] FAA는 또 수출 통제 정보를 포함한 기밀 내용 때문에 전체 조사 보고서를 공개하지 않을 것이라고 발표했습니다.[33]발사 이후 FAA는 스페이스X가 FAA의 감독 하에 승인된 사고 계획에 따라 사고 조사를 수행하도록 요구했습니다. FAA는 2023년 8월 21일자 사고 보고서에 대한 최종 검토를 실시했습니다. 이 검토의 주요 초점은 사건의 재발을 방지하기 위한 근본 원인의 식별과 시정 조치의 이행을 보장하는 것이었습니다. FAA는 충분한 정보를 제공받았으며 사고 보고서에 설명된 근본 원인과 시정 조치를 수용합니다. 이에 따라 FAA는 스페이스X가 완료해야 했던 불상사 조사가 마무리된 것으로 보고 있습니다. 최종 사고 조사 보고서 [8월 스페이스X 제출,[28] 스페이스X가 실시하고 FAA가 요구한 조사의 일환]에는 스페이스X가 이행해야 할 시정 조치가 총 63개(63개)로 명시되어 있습니다. 여기에는 누출 및 화재를 방지하기 위한 차량 하드웨어 재설계, 견고성을 높이기 위한 발사대 재설계, 설계 프로세스의 추가 검토 통합, 안전 중요성에 대한 추가 분석 및 테스트를 해결하기 위한 조치가 포함되었습니다.[20]
스타쉽의 두 번째 비행에 앞서 스페이스 엑스의 부사장이자 전 나사 엔지니어인 빌 게르스텐마이어는 미국 상원에서 "중국과 같은 국가 행위자들의 전략적 경쟁"에 비추어 혁신의 중요성에 대해 성명을 발표했습니다.[34][35][36] 그는 스페이스X가 미국 우주비행사들을 중국보다 먼저 달에 착륙시키기 위해 스타쉽을 사용하는 계약을 NASA와 체결했으며,[37][38] 스타쉽 시험 비행 캠페인은 공공 안전과 무관한 "규제 역풍과 불필요한 관료주의"에 의해 지연되고 있다고 말했습니다.[39][40]
FWS 리뷰
2023년 9월까지 어류 및 야생동물국(FWS)은 스페이스X의 수정 사항에 대해 아직 공식적인 검토를 시작하지 않았으며 135일의 검토 기간을 기준으로 2024년 NET으로 발사를 연기할 수 있었습니다.[41][42] 연방항공청은 FWS로부터 최종 생물학적 평가를 받았습니다.[citation needed] SpaceX의 제조 및 비행 신뢰성 담당 부사장인 William H. Gerstenmaier는 FAA에 라이센스 직원을 늘릴 것을 요청했습니다.[43][44] 2023년 10월 19일 FWS는 스타베이스 주변 지역을 조사했으며 FAA와의 협의는 11월로 연장되었습니다.[45][46] FWS는 발사대, 특히 물 대홍수 시스템의 변경 사항을 검토했습니다.[47] FAA는 2023년 10월 31일까지 발사 허가의 안전성 검토 부분을 마무리했습니다.[48][49]
이전 항공편에서 변경된 사항
2023년 4월 첫 시험 비행이 스타쉽 차량의 파괴로 끝난 후,[11] 시험 중 입은 손상을 복구하고 향후 문제를 방지하기 위해 발사대에 대한 중요한 작업이 이루어졌습니다.[12] 발사탑의 기초를 보강하고 발사탑 아래에 강철수 대홍수 화염 편향기를 만들었습니다.[12] 25호는 2023년 5월 궤도 아래 발사장으로 굴러가 비행 전 스핀 프라임과 정적 화재 테스트를 거쳤습니다.[50] 이 작업이 완료된 후, 부스터 9는 극저온 증명 테스트, 스핀 프라임 및 엔진 세트의 정적 화재를 거치기 위해 발사 현장으로 이동했습니다. 2023년 11월 15일까지 25번함이 B9에 적재되어 발사되었습니다.[51]
2023년 11월 14일, 미국 어류 및 야생동물국(FWS)은 환경 검토를 마쳤습니다.[19] 연방항공청(FAA)은 2023년 11월 15일 이 항공편에 취항 면허를 부여했습니다.[52]
SpaceX가 이전 비행과 비교하여 구현한 중요한 변경 사항으로는 엔진 베이 화재를 완화하기 위해 Super Heavy의 화재 억제 시스템을 확장한 것이 있습니다.[53] 스페이스X는 첫 비행 때 오작동을 일으켰던 [53]자율비행 안전 시스템을 다시 인증했습니다.[54]
이전 비행과 무관한 다른 변경 사항으로는 스타쉽이 부스터에 부착된 상태에서 스타쉽의 2단계 엔진이 점화되는 핫 스테이지 분리 시스템이 있습니다.[53] SpaceX는 Super Heavy Raptor 엔진의 유압 시스템을 전기 모터에 의해 구동되는 추력 벡터 제어로 대체하여 잠재적인 고장 지점이 적고 에너지 효율이 높다는 이유를 들었습니다.[53]
SpaceX에 따르면 궤도 발사대와 패드 시스템은 첫 비행 테스트에서 관찰된 패드 기반 장애의 재발을 방지하는 방식으로 강화되었습니다.[53] SpaceX는 또한 발사대용 화염 편향기를 추가하고 테스트했습니다.[53]
비행 프로파일
우주선 비행 계획은 텍사스 남쪽 해안을 따라 스페이스X의 스타베이스 시설에서 이륙한 후 지구의 일부 궤도를 도는 것이었습니다.[55] 슈퍼 헤비는 계획된 부스트백 화상을 입은 후 멕시코 만에 연착륙을 했는데, 이는 팰컨 9가 발사장 착륙(RTLS)으로 복귀하는 것과 유사합니다.[56] 그 후 스타쉽 우주선은 대기권에 재진입하여 하와이 근처 태평양에서 착륙 화상을 입지 않고 수상 착륙을 수행했습니다.[56][55]
시간을 | 이벤트 | 11월18일 |
---|---|---|
−02:00:00 | SpaceX Flight Director가 여론조사를 실시하고 추진체 적재 여부를 확인합니다. | 성공. |
−01:37:00 | Super Heavy(부스터) 추진제 하중(액체산소 및 액체메탄) 진행 중 | 성공. |
−01:17:00 | 스타쉽 연료 적재(액체 메탄) 진행 중 | 성공. |
−01:13:00 | 스타쉽 산화제 로딩(액체산소) 진행 중 | 성공. |
−00:19:40 | 부스터 엔진 냉각 | 성공. |
−00:00:10 | 화염 디플렉터(수심 시스템) 작동 | 성공. |
−00:00:03 | 부스터 엔진 점화 | 성공. |
00:00:02 | 리프트오프 | 성공. |
00:00:52 | 최대 q(로켓에 대한 최대 기계적 응력 모멘트) | 성공. |
00:02:39 | 부스터 대부분의 엔진 컷오프(MECO) | 성공. |
00:02:41 | 스타쉽 엔진 점화 및 스테이지 분리(핫 스테이지)[58] | 성공. |
00:02:53 | 부스터 부스트백 굽기 시작 | 9/10 엔진은 초기에 여러 엔진에 고장이 발생하여 잠시 후 다시 꺼졌습니다. |
00:03:21 | 부스터 파괴 | 점진적인 엔진 고장으로 인해 부스트백 연소가 실패한 후 T+3:21에 부스터가 파괴되었습니다. |
00:07:05 | LOX 덤프 시작 | 성공. 록스 덤프는 S25의 후방에서 여러 차례의 화재와 폭발을 일으켰습니다. |
00:08:05 | 스타쉽 운항 종료 | 의도적 산소 환기구에 이어 폭발, T+8:05에 비행 종료 |
런치 분석
2023년 11월 11일, SpaceX는 규제 승인을 기다리고 있는 11월 17일 발사일을 목표로 하고 있다고 발표했습니다.[59] 11월 14일, FWS는 환경 검토를 마쳤고, FAA는 발사 승인을 내렸습니다. [19][52] 11월 16일, B9에서 그리드 핀 액추에이터를 교체해야 하기 때문에 비행이 하루 지연되었습니다.[60][61]
두 번째 통합 비행 시험의 첫 번째 발사 시도는 11월 18일 UTC 13:03 (오전 8:03, 미 동부 표준시 7:03)에 이루어졌습니다.[55] 부스터 9호와 선박 25호가 패드에서 들어왔습니다.[62] 로켓에 최대 공기역학적 응력(Max q)이 발생했으며 이상 징후는 보고되지 않았습니다.[58] 스타쉽은 성공적인 분리를 실행하여 슈퍼 헤비의 랩터 엔진 3개를 제외한 모든 엔진의 전원을 끄고 6개의 2단 랩터 엔진을 성공적으로 점화한 후 차량을 분리했습니다.[58]
단계 분리 후, 슈퍼 헤비는 플립 기동을 시작했고, 부스트백이 연소되었습니다: 비행 컴퓨터는 로켓을 의도된 착륙 위치로 추진하기 위해 차량의 33개 랩터 엔진 중 13개에 명령을 보냈습니다. 이 연소 과정에서 하나의 엔진이 고장나기 전에 여러 엔진이 작동을 중단하기 시작하여 부스터가 폭발했습니다. 슈퍼헤비 차량의 파손은 멕시코만 상공의 고도 ~90 km 지점에서 비행한 지 3분 30초 만에 발생했습니다.[64][58][65][66] 모든 스타쉽의 6개의 2단 랩터 엔진은 우주의 공통 경계를 넘어 148km의 고도와 ~24,000km/h의 속도로 차량에 동력을 공급하여 우주 공간에 도달한 최초의 스타쉽이 되었고 거의 전 기간 동안 연소를 완료했습니다.[58][67]
스타쉽의 2단 연소가 끝날 무렵, 8분 이상의 비행 끝에 엔진 차단 전에 원격 측정이 중단되었습니다.[58] 스페이스X는 안전한 명령이 계획된 궤도를 달성하거나 재진입을 시도하기 전에 두 번째 단계를[58] 파괴했다고 말했습니다.[68] 천문학자 조나단 맥도웰(Jonathan McDowell)에 따르면, NOAA 기상 레이더는 버진 아일랜드(Virgin Islands)에서 북쪽으로 수백 마일 떨어진 곳에서 파편 구름을 포착했습니다.[63]
2024년 1월, 스페이스X는 스타쉽이 탑재체를 탑재하지 않았기 때문에 화상이 거의 끝날 무렵인 2단계부터 과도한 액체 산소를 배출할 계획이라고 밝혔습니다. 그 산소의 분출은 화재와 폭발로 이어졌습니다.[64] 일론 머스크(Elon Musk)는 "2편은 실제로 궤도에 거의 도달했습니다... 탑재체가 있었다면 실제로 궤도에 오르지 못한 이유는 액체 산소를 배출했기 때문입니다."[7]
2월 26일 FAA가 조사를 종료하자 스페이스X는 사고 원인에 대해 이렇게 자세히 설명했습니다. 차량 분리 시 스타쉽의 상부 스테이지는 6개의 랩터 엔진에 모두 불을 붙였고 비행 시작 약 7분 후까지 정상적인 상승을 비행했으며, 이때 계획된 과잉 액체 산소 추진제 분출이 시작되었습니다. 추가 추진체는 탑재용 시뮬레이터로 우주선에 탑재되었으며, 스플래시다운 시 필요한 추진체 질량 목표를 달성하기 위해 재진입 전에 폐기되어야 했습니다.[64]
액체 산소 환기구가 작동될 때 발생한 우주선의 뒷부분에서 누출로 인해 연소 이벤트가 발생하고 이후 화재가 발생하여 우주선의 비행 컴퓨터 간 통신이 끊겼습니다. 이로 인해 상승 연소가 완료되기 전에 6개 엔진 모두가 명령을 받고 정지된 후 자율 비행 안전 시스템이 임무 규칙 위반을 감지하고 비행 종료 시스템을 활성화하여 고도 ~150km, 속도 ~24,000km/h에서 차량이 분해되었습니다. 우주에 도달한 최초의 우주선이 되었습니다.[64] SpaceX는 가장 유력한 근본 원인은 엔진에 액체 산소가 공급되는 필터 막힘으로 인해 엔진의 산화제 터보펌프 입구 압력이 손실되어 결국 엔진 하나가 고장 나 차량이 손실되었다고 밝혔습니다. 이로 인해 SpaceX는 추진제 여과 및 신뢰성과 관련된 부스터 산화제 탱크 내부의 하드웨어 변경을 구현하게 되었습니다.[64]
후폭풍
스페이스X와 캐머런 카운티는 발사 몇 시간 후 발사장으로 가는 길을 다시 열었습니다. 이는 CNN이 이틀 동안 폐쇄된 상태를 유지했던 첫 비행 시도 때보다 더 빠른 재개장으로 주목한 것입니다.[69] NASA 관리자 빌 넬슨은 시험 비행에 참여한 팀들을 축하했고, 은퇴한 캐나다 우주 비행사 크리스 해드필드는 X에 올린 글에서 그것을 "매우 성공적인 두 번째 시험 비행"이라고 불렀습니다.[70] 스페이스 엑스는 그 임무를 성공적이라고 여겼습니다.[69]
일론 머스크는 나중에 IFT-3에 대한 수리가 필요하지 않다고 말했습니다.[71] SpaceX에 따르면 수냉식 화염 편향기 및 기타 패드 업그레이드는 예상대로 수행되어 다가오는 차량 테스트와 다음 통합 비행 테스트에 대비하기 위해 최소한의 발사 후 작업이 필요합니다.[58]
2023년 12월, 연방 통신 위원회는 스타쉽 발사를 시도한 모든 시도가 "실패"했기 때문에 8억 8,500만 달러의 스타링크 보조금을 최종 거부했습니다.[9]
[위원회 유선경쟁]국의 결정 당시 스타쉽은 아직 출범하지 않은 상태였습니다. 사실, 오늘날에도 [즉, 1년 이상 지난] 스타쉽은 아직 성공적인 발사를 하지 못했고, 모든 발사 시도는 실패했습니다. 스타쉽을 통해 2세대 위성을 발사할 계획에 대한 스타링크의 이전 주장과 당시 정보를 바탕으로, [Wireless Competition] Bureau는 스타링크가 RDOF 의무를 이행할 수 있는 능력에 대한 예측적 판단을 할 때 스타쉽 로켓을 성공적으로 발사하지 못한 것을 반드시 고려했습니다.[9]
SpaceX는 비행 후 스타쉽 차량의 하드웨어 변경을 통해 누출 감소 및 화재 방지를 개선하고, 신뢰성을 높이기 위해 추진제 통풍구와 관련된 정제된 작업을 수행했으며, 랩터 엔진의 유압 조향 시스템에서 완전히 전기 시스템으로 전환했습니다. 스타쉽의 상부 단계 랩터 엔진을 위한 새로운 전자 추력 벡터 제어 시스템과 발사 전 추진체 적재 작업 속도 향상과 같은 성능 업그레이드.[64]
스페이스X는 스타쉽의 첫 비행 테스트 후 수냉식 화염 편향기 및 기타 패드 업그레이드가 예상대로 수행되었으며 "차량 테스트 및 다음 통합 비행 테스트를 위해 최소한의 발사 후 작업"이 필요하다고 말했습니다.[64]
스페이스X는 이번 비행시험에 이어 FAA의 감독과 NASA, 미국 교통안전위원회의 참여로 조사 활동을 주도했다고 밝혔습니다.[64]
참고 항목
참고문헌
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With a test like this, success comes from what we learn, and this flight test will help us improve Starship's reliability as SpaceX seeks to make life multiplanetary. Data review is ongoing as we look for improvements to make for the next flight.
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