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탄소섬유 복합재료 구조를 사용한 '뉴트론' 로켓은 세계 최초의 대형 탄소섬유 복합재료 발사체가 될 예정이다.

미국의 대표적인 발사 및 우주 시스템 기업인 Rocket Lab USA는 소형 발사체 "일렉트론(Electron)" 개발 성공 경험을 바탕으로, 8톤의 탑재량을 갖춘 "뉴트론(Neutron)"이라는 대형 발사체를 개발했습니다. 이 로켓은 유인 우주 비행, 대형 위성 군집 발사, 그리고 심우주 탐사에 활용될 수 있습니다. 이 로켓은 설계, 재료 및 재사용성 측면에서 획기적인 성과를 달성했습니다.

"뉴트론" 로켓은 탄소 섬유 복합 소재를 사용한 세계 최초의 대형 발사체가 될 것입니다. 이 로켓은 가볍고 강도가 높은 새로운 특수 탄소 섬유 복합 소재를 사용하여 발사 및 재돌입 시 발생하는 엄청난 열과 충격을 견뎌낼 수 있어 1단 로켓을 반복적으로 사용할 수 있습니다. 신속한 제작을 위해 "뉴트론" 로켓의 탄소 섬유 복합 소재 구조는 자동 섬유 배치(AFP) 공정을 통해 제작되며, 이 공정을 통해 몇 분 만에 수 미터 길이의 탄소 섬유 복합 소재 로켓 쉘을 제작할 수 있습니다.

 

2. 새로운 기지 구조로 발사 및 착륙 과정이 간소화됩니다.

재사용성은 빈번하고 저렴한 발사의 핵심입니다. 따라서 "뉴트론" 로켓은 설계 초기부터 착륙, 회수, 재발사가 가능하도록 설계되었습니다. "뉴트론" 로켓의 형태를 보면, 테이퍼형 디자인과 크고 견고한 베이스는 로켓의 복잡한 구조를 단순화할 뿐만 아니라, 착륙 다리와 부피가 큰 발사대 인프라의 필요성을 제거합니다. "뉴트론" 로켓은 발사대에 의존하지 않고 자체 베이스에서만 활동을 발사할 수 있습니다. 궤도에 진입하여 2단 로켓과 탑재체를 분리한 후, 1단 로켓은 지구로 귀환하여 발사대에 부드럽게 착륙합니다.

3. 새로운 페어링 컨셉은 기존 디자인을 깨뜨립니다.

 

"뉴트론" 로켓의 독특한 디자인은 "헝그리 히포"(Hungry Hippo)라는 페어링에도 반영되어 있습니다. "헝그리 히포" 페어링은 로켓의 1단의 일부가 되어 1단과 완전히 통합됩니다. "헝그리 히포" 페어링은 기존 페어링처럼 로켓에서 분리되어 바다에 빠지지 않고 하마처럼 펼쳐집니다. 입구가 열려 로켓의 2단과 탑재물을 꺼낸 후 다시 닫히고 1단 로켓과 함께 지구로 돌아옵니다. 발사대에 착륙하는 로켓은 페어링이 있는 1단 로켓으로, 단시간에 2단 로켓에 통합되어 다시 발사될 수 있습니다. "헝그리 히포" 페어링 디자인을 채택하면 발사 빈도를 높이고 바다에서 페어링을 재활용하는 데 드는 높은 비용과 낮은 신뢰성을 없앨 수 있습니다.

4. 로켓 2단계는 고성능 특성을 가지고 있다

 

"헝그리 히포" 페어링 설계 덕분에 로켓 2단은 발사 시 로켓 단과 페어링에 완전히 밀폐됩니다. 따라서 "뉴트론" 로켓의 2단은 역사상 가장 가벼운 2단 로켓이 될 것입니다. 일반적으로 로켓 2단은 발사체 외부 구조의 일부로, 발사 시 대기권 하층의 혹독한 환경에 노출됩니다. 로켓 단과 "헝그리 히포" 페어링을 설치함으로써 "뉴트론" 로켓의 2단은 발사 환경의 압력을 견딜 필요가 없어 무게를 크게 줄여 더 높은 우주 성능을 달성할 수 있습니다. 현재 로켓 2단은 여전히 일회용으로 설계되었습니다.

5. 신뢰성과 반복 사용을 위해 제작된 로켓 엔진

 

"뉴트론" 로켓은 새로운 아르키메데스 로켓 엔진으로 구동됩니다. 아르키메데스는 로켓랩에서 설계 및 제작한 재사용 가능한 액체 산소/메탄 가스 발생 사이클 엔진으로, 1메가뉴턴의 추력과 320초의 초기 비추력(ISP)을 제공합니다. "뉴트론" 로켓은 1단에 아르키메데스 엔진 7개를, 2단에 진공 버전 아르키메데스 엔진 1개를 사용합니다. "뉴트론" 로켓은 경량 탄소 섬유 복합재 구조 부품을 사용하므로 아르키메데스 엔진에 과도한 성능과 복잡성을 요구할 필요가 없습니다. 적당한 성능의 비교적 간단한 엔진을 개발함으로써 개발 및 시험 기간을 크게 단축할 수 있습니다.