로켓 랩 일렉트론

1. 개요

일렉트론은 로켓 랩에서 개발한 소형 위성 발사용 로켓이다. 2017년 첫 발사 이후 여러 차례 발사를 수행했으며, 2024년 9월까지 총 54번 발사하여 50번 성공, 4번 실패를 기록했다. 일렉트론은 뉴질랜드, 미국 버지니아, 스코틀랜드에 위치한 발사 시설에서 발사되며, 재사용 가능한 설계를 통해 발사 비용 절감과 발사 빈도 증가를 목표로 한다. 2024년 4월에는 한국과학기술원의 NEONSAT-1 위성을 성공적으로 발사했다.

2. 역사

일렉트론은 2017년 5월 이후 58번 발사되었으며, 3번의 아궤도 비행을 포함하여 총 54번의 성공과 4번의 실패를 기록했다. 초기 시험 비행인 "It's a Test"는 지상 통신 장비의 결함으로 실패했지만, 후속 임무인 "Still Testing", "It's Business Time", "This One's For Pickering"은 여러 개의 소형 탑재체를 저궤도에 투입했다. 2019년 8월, "Look Ma, No Hands"라는 임무는 4개의 위성을 궤도에 성공적으로 투입했으며, 2019년 10월에는 "As the Crow Flies"라는 임무가 마히아 LC-1에서 성공적으로 발사되어 소형 위성과 그 킥 단을 400km 주차 궤도에 배치했다. 2020년 7월, 13번째 일렉트론 로켓 발사가 고객 탑재체를 싣고 실패했는데, 이는 처녀 비행 이후 첫 번째 실패였다. 2021년 5월, 20번째 발사도 실패했다.

3. 디자인

일렉트론은 1.2m 직경의 2단 로켓으로, RP-1(등유)/액체 산소(LOX) 추진제를 사용하며, 주요 몸체는 경량 탄소 복합재로 제작되었다.

두 단 모두 전기 펌프 공급 엔진인 러더포드 로켓 엔진을 사용한다. 리튬 폴리머 배터리로 구동되는 전기 펌프는 1단에 9개, 2단에는 진공 최적화 버전 1개가 장착되어 있다. 1단 엔진은 162kN의 추력을, 2단 엔진은 22kN의 추력을 낸다. 엔진 부품 대부분은 3D 프린팅 기술로 제작되어 시간과 비용을 절약한다.

로켓 랩은 위성 궤도 조정을 위한 선택적인 3단 "킥 스테이지"를 개발했다. 킥 스테이지는 재점화 가능한 퀴리 엔진을 사용하며, 3D 프린팅으로 제작된다. 최대 150kg의 탑재체를 운송할 수 있다. 킥 스테이지에서 파생된 포톤 우주선은 달 및 행성 간 임무에 사용되며, 최대 30kg의 소형 탑재체를 달 궤도에 보낼 수 있다.

2019년, 로켓 랩은 "로지 더 로봇"이라는 로봇 제조 설비를 도입하여 탄소 복합재 부품 제조 시간을 400시간에서 12시간으로 단축했다. 또한, 적층 제조를 통해 러더포드 엔진 생산 규모를 확대하고 있다.

3.1. 재사용

로켓 랩은 2019년 8월, 일렉트론 1단의 회수 및 재사용 계획을 발표했다. 원래 일렉트론은 재사용 가능하도록 설계되지 않았지만, 발사 수요를 충족하고 성능에 대한 이해를 높이기 위해 재사용이 추진되었다.

초기 회수 단계는 데이터 수집과 대기권 재진입 시의 안정성 확보를 포함했다. 이후, 공기역학적 감속기나 낙하산을 사용하여 1단의 속도를 늦추고 해상에 착륙시킨 후 회수하는 방식이 사용되었다. 로켓 랩은 대기권 재진입 시 부스터의 속도를 늦추는 데 사용되는 공기역학적 감속기에 대한 자세한 정보는 공개하지 않았다.

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헬리콥터를 이용한 공중 회수도 시도되었으나, 현재는 해상 착륙 후 회수하는 방식을 주로 사용한다. 2020년 11월 20일 발사된 16호기에서 처음으로 1단 기체 회수에 성공했으며, 이는 민간 기업으로는 세계에서 두 번째이다.

2022년 5월 2일 발사된 26호기에서는 헬리콥터를 이용한 1단 기체의 공중 포획을 시도했으나, 예상치 못한 부하로 인해 분리되어 해상 회수로 완료되었다. 2023년 8월 23일 발사된 40호기에서는 26호기에서 회수한 러더퍼드 엔진 1기를 재사용하여 발사에 성공했다.

4. 발사 시설

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일렉트론 로켓은 주로 뉴질랜드 마히아 반도에 위치한 로켓 랩 발사 단지 1에서 발사된다. 발사대의 외진 위치와 인구 밀도가 낮은 지역적 특성은 높은 발사 빈도를 가능하게 한다. 로켓과 발사대는 모두 민간 자금으로 조달되었으며, 이는 궤도 발사 작업의 모든 부분을 민간 부문에서 전적으로 운영하는 최초의 사례이다.

2018년 10월, 로켓 랩은 미국 내 두 번째 발사 기지로 버지니아주 월롭스 비행 시설에 위치한 미들 애틀랜틱 지역 우주 기지(MARS)를 선정했으며, 이곳은 로켓 랩 발사 단지 2로 명명되었다. 발사 단지 2(LC-2)는 정부 고객을 위한 발사 서비스를 제공할 예정이다. 2023년 1월 24일, LC-2에서 첫 발사가 이루어졌으며, 일렉트론 로켓은 3개의 위성을 궤도에 성공적으로 진입시켰다.

또한, 영국 우주국은 하이랜드 앤 아일랜드 엔터프라이즈에 스코틀랜드 서덜랜드의 A' Mhòine 반도에 일렉트론 발사대를 개발할 기회를 제공하고 있다. 이 위치는 서덜랜드 우주 기지로 명명될 예정이다.

5. 발사 기록

로켓 랩의 일렉트론은 2017년 5월 첫 발사 이후 2024년 9월까지 총 54번의 발사를 수행했으며, 이 중 50번은 성공, 4번은 실패했다. 첫 번째 시험 비행 "It's a Test"는 지상 통신 장비 결함으로 실패했지만, 이후 발사들은 대체로 성공했다. 2019년 8월 "Look Ma, No Hands" 임무는 4개 위성을 궤도에 성공적으로 투입했고, 10월 "As the Crow Flies" 임무는 소형 위성과 킥 단을 400km 주차 궤도에 배치했다. 2020년 7월 13번째 발사와 2021년 5월 20번째 발사는 실패했다. 2024년 4월 23일에는 대한민국 KAIST 개발 NEONSAT-1 위성이 발사되었다.

5.1. 주요 발사

6. 대한민국과의 관계

로켓 랩 일렉트론은 NEONSAT-1 발사를 통해 대한민국 소형 위성 발사 시장에서 상업적 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 예상된다.