페가수스 (로켓)

3. 구성 및 제원

페가수스는 3개의 오리온 고체 모터를 사용하며, 필요에 따라 4단에 하이드라진 보조 추진 시스템(HAPS)을 추가할 수 있다. 초기형, 하이브리드형, XL형 등 여러 종류가 있으며, XL형이 가장 일반적인 구성이다.^[4]

페가수스는 안토니오 엘리아스가 이끄는 팀에 의해 설계되었다.^[5] 3개의 오리온 고체 모터는 허큘리스 에어로스페이스(후에 앨리언트 테크시스템스)에서 페가수스 발사체를 위해 특별히 개발되었지만, 이전에 종료된 미 공군 소형 ICBM 프로그램에서 개발된 첨단 탄소 섬유, 추진제 배합 및 케이스 절연 기술을 사용했다. 날개와 핀의 구조는 버트 루탄과 그의 회사인 스케일드 컴포지트에서 설계했으며, 이 회사가 오비탈을 위해 제작했다.

1994년에 도입된 페가수스 XL은 탑재량 성능을 높이기 위해 1, 2단계를 늘렸다.^[12] 페가수스 XL에서 1단계와 2단계는 각각 오리온 50SXL과 오리온 50XL로 길어졌다. 상위 단계는 변경되지 않았으며, 비행 운영은 유사하다. 더 높은 무게를 처리하기 위해 날개가 약간 강화되었다. 표준 페가수스는 단종되었으며, 2019년 현재 페가수스 XL이 여전히 운용 중이다.^[13][14]

로켓 개발에 기여한 안토니오 엘리아스가 이끄는 페가수스 팀은 1991년 미국 기술 훈장을 조지 H. W. 부시 미국 대통령으로부터 수상했다.

초기 발사 가격은 미국 달러 600만 달러였으며, 옵션이나 HAPS 기동 단계는 포함되지 않았다. 페가수스 XL로 확대되고 차량에 대한 관련 개선 사항이 적용됨에 따라 기본 가격이 인상되었다. 또한 고객은 일반적으로 추가 테스트, 설계 및 분석, 발사 현장 지원과 같은 추가 서비스를 구매한다.^[15]

3. 1. 1단

3. 2. 2단

3. 3. 3단

4. 공중 발사의 장점 및 단점

페가수스 로켓은 록히드 마틴이 제작한 L-1011 스타게이저 비행기에서 발사되는데, 고도 40,000 피트(12 km) 상공에서는 날씨의 영향을 거의 받지 않아 기존 우주로켓 발사 지연의 가장 큰 원인인 날씨 문제를 해결할 수 있다는 큰 장점을 가진다.^[44]

공중 발사 로켓은 지상 발사대가 필요 없고 발사 장소와 날씨에 구애받지 않아 원하는 때에 전천후로 위성을 발사할 수 있다. 이는 발사 시간대가 제한되는 과학 위성이나 즉응성이 요구되는 위성 발사에 특히 유리하다.^[43] 예를 들어, 미국 우주군 우주미사일시스템센터는 전술대응 위성 발사 프로그램의 시범위성 `TacRL-2'를 페가수스 XL 로켓에 실어 지구 저궤도에 올려놓았는데, 이는 전술적 필요에 따라 신속하게 목표물을 궤도에 투입하거나 교체하는 기술을 확보하기 위함이었다.^[44]

하지만 공중 발사 로켓은 모기(여기서는 발사 모체인 항공기를 의미)의 연간 유지비가 고정 비용으로 발생하기 때문에 연간 발사 횟수가 감소하면 발사 비용이 증가하는 단점이 있다. 페가수스는 초기 발사 비용을 600만달러로 목표했지만, 주문량이 예상을 밑돌아 1992년에는 1250만달러로 상승했다. 이후 구성 변경 등으로 비용이 더욱 상승하여 최근에는 4000만달러에 달하고 있다.^[43] 이는 당초 목표했던 저비용 운용을 어렵게 만들었고, 결과적으로 더 큰 탑재량을 가진 미노타우로스 I 로켓으로 고객이 이동하는 결과를 낳았다.

5. 대한민국

한국군도 록히드 마틴이 제작한 L-1011 스타게이저 비행기에서 발사되는 페가수스 로켓을 국산화하기로 했다.^[44] 이는 전술적 필요에 따라 신속하게 위성을 궤도에 투입하거나 교체하는 기술을 확보하기 위함이다. 지상 발사대가 필요 없는 공중 발사 로켓은 발사 장소와 날씨에 구애받지 않고 원하는 때에 전천후로 위성을 발사할 수 있다는 장점이 있다.^[44]

6. 발사 실적

페가수스는 1990년부터 2021년까지 45번의 발사를 수행했다.^[13]

6. 1. 주요 발사 실패 사례

• F-6 (1994년 6월 27일): 페가수스 XL의 첫 비행이었다. 발사 35초 만에 통제력을 상실했고, 이륙 38초 만에 원격 측정 하향 링크가 끊겼으며, 39초 만에 사격 통제에 의해 발사가 중단되었다. 부적절한 공기역학적 모델링이 원인으로 추정된다.^[5] 미국 국방부 우주 시험 프로그램의 위성, 우주 시험 실험 플랫폼, 미션 1(STEP-1)을 탑재했다.
• F-9 (1995년 6월 22일): 1단과 2단 분리 실패로 로켓이 파괴되었다. 2단계 노즐의 움직임이 제한되어 로켓이 궤도에서 벗어났기 때문이다. 미국 국방부 우주 시험 프로그램의 위성, 우주 시험 실험 플랫폼, 미션 3(STEP-3)을 탑재했다.
• F-14 (1996년 11월 4일): 배터리 방전으로 인해 탑재체 분리에 실패했다. 발사 중 배터리 손상이 원인으로 추정된다. 고에너지 과도 현상 탐지기(High Energy Transient Explorer)와 아르헨티나의 SAC-B 위성이 손실되었다.^[11]

6. 2. 부분 성공 사례

• 1991년 7월 17일 (F-2): 화공 시스템 결함으로 인해 궤도를 이탈, 7개의 마이크로위성이 계획된 궤도보다 낮은 궤도에 투입되어 임무 수명이 3년에서 6개월로 단축되었다.^[42]
• 1994년 5월 19일 (F-5): 소프트웨어 항법 오류로 인해 HAPS 상단 로켓이 조기에 종료, 우주 시험 실험 플랫폼 미션 2(STEP-2) 위성이 계획보다 낮은 궤도에 진입했다.

7. 관련 기술 및 파생형

페가수스 로켓 기술은 다른 발사체에도 활용되고 있다. 지상 발사형 로켓인 토러스와 미노타우르 로켓은 페가수스의 구성 요소를 기반으로 개발되었다. NASA의 극초음속 실험기 X-43은 페가수스 1단을 부스터로 사용했다. 지상 기반 미사일 방어 (GBMD) 요격기의 부스터는 페가수스 1단을 개량한 것이다.

8. 정찰위성

1990년대에는 고해상도 정찰위성이 1톤을 넘었다. 그러나 2021년 기준으로, 옛날의 고해상도 정찰위성은 200kg 또는 60kg 무게로 작아졌다.^[1]

참조

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_[2] 웹사이트 Pegasus Rocket https://www.northrop[...] 2020-07-28
_[3] 웹사이트 Pegasus rocket https://www.oxfordre[...] 2023-03-03
_[4] 웹사이트 Pegasus User's Guide http://www.orbitalat[...] Orbital-ATK 2015-10-01
_[5] 간행물 Winging it Into Space https://books.google[...] Popular Science 1989-05-01
_[6] 서적 An Adventure Begins - Orbital's First 25 Years Orbital Sciences Corporation 2007-01-01
_[7] 논문 Pegasus First Mission Flight results https://digitalcommo[...] 1990-01-01
_[8] 웹사이트 NASA Johnson Space Center Oral History Project Commercial Crew & Cargo Program Office Edited Oral History Transcript https://historycolle[...] NASA 2013-06-03
_[9] 웹사이트 startrek.com http://www.startrek.[...]
_[10] 뉴스 NASA reviews space access after second Pegasus failure https://www.flightgl[...]
_[11] 뉴스 Pegasus clings to its satellite cargo https://www.newscien[...]
_[12] 뉴스 The Launch Pad Lesson: With Rockets Come Risks https://www.washingt[...] Washington Post 2023-05-12
_[13] 웹사이트 Pegasus Mission History http://www.northropg[...] Northrop Grumman 2018-11-02
_[14] 웹사이트 Pegasus Rocket https://www.northrop[...] 2019-10-13
_[15] 웹사이트 NASA Awards Launch Services Contract for Ionospheric Connection Explorer http://www.nasa.gov/[...] NASA 2017-09-26
_[16] 뉴스 SpaceX wins NASA contract to launch X-ray telescope on reused rocket https://spaceflightn[...] Spaceflight Now 2019-07-10
_[17] 웹사이트 PUNCH Announces Rideshare with SPHEREx and New Launch Date https://blogs.nasa.g[...] 2022-08-03
_[18] 뉴스 NASA Awards Launch Services Contract for SPHEREx Astrophysics Mission https://www.nasa.gov[...] NASA 2021-02-04
_[19] 웹사이트 Rockets purchased by Stratolaunch back under Northrop Grumman control – Spaceflight Now https://spaceflightn[...]
_[20] 웹사이트 Stratolaunch to launch Pegasus rockets http://spacenews.com[...] SpaceNews 2018-06-07
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_[41] 웹사이트 Space Force Got A Satellite Into Orbit In Just Four Months https://www.thedrive[...] 2021-06-14
_[42] 서적 International reference guide to space launch systems https://archive.org/[...] American Institute of Aeronautics and Astronautics
_[43] 웹사이트 Surplus Missile Motors: Sale Price Drives Potential Effects on DOD and Commercial Launch Providers http://www.gao.gov/a[...] U.S. Government Accountability Office 2017-08
_[44] 뉴스 공중발사 로켓, 위성 신속배치 시대 연다 한겨레 2021-06-18