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Ariane
1. 개요
아리안[1] 시리즈 로켓은 유럽 우주국 (European Space Agency, ESA)이 발사하는 우주 발사체이다. 최초 버전인 아리안 1은 1973년 개발이 시작되었고, 계속 후속작이 개발되어 현재 아리안 5가 현역으로 있다. 주로 프랑스의 남미 레지옹#인 프랑스령 기아나에 있는 기아나 우주센터에서 발사된다.ESA가 발사하는 로켓이지만, 로켓을 개발하고 제작하는 곳은 아리안 스페이스라는 곳으로, 이 아리안 스페이스의 지분 60%는 프랑스가 보유하고 있기 때문에 프랑스가 이 로켓을 실제로 개발했다고 봐도 크게 무리가 없다.[2] ESA는 이 로켓을 이용하여 여러 상업 위성과 연구용 위성 그리고 프랑스의 군사위성을 쏘아올리고 있다.
하지만 유럽의 경제난 때문에 한때 미국-러시아(소련)에 이어 우주 발사체 기술 3위라고 자랑하던 유럽의 우주 발사체 기술은 답보상태이다. 이미 자체 우주정거장 톈궁을 건설할 정도로 우주굴기를 시전하는 중국은 물론이고, LE-7 엔진을 채택한 H-II 시리즈를 앞세운 일본도 따라왔다. 거기다 미국이 2010년대 들어서 스페이스X를 필두로 우주기술이 급가속을 거듭하고 있는 상태라 유럽의 위기감은 더욱 커지는 상태.[3]
2. 시리즈
보통 미국계 로켓들이 로마자 표기법으로 명칭을 정하고 숫자도 메인 엔진 개수로 이름짓는 것과 달리 아리안 시리즈는 1세대, 2세대, ...로 보는 것이 적절하다.2.1. 아리안 1 - 아리안 2 - 아리안 3
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| 종류 | 아리안 1 | 아리안 2 | 아리안 3 | |||
| 높이 | 47.4m | 49m | 49m | |||
| 직경 | 3.8m | |||||
| 무게 | 210,000kg | 219,000kg | 237,000kg | |||
| 페이로드(GTO) | 1,830kg | 2,270kg | 2,650kg | |||
ESA의 출범 이후 처음으로 개발한 발사체 시리즈로, 아리안 4나 5와 달리 묶여 설명되는 이유는 그만큼 큰 차이점이 없기 때문. 예를 들어서 아리안 2는 아리안 1에서 1단과 3단의 길이를 늘린 것이고, 아리안 3은 아리안 2에서 고체 부스터 2개를 추가한 것이 끝이다. 1979년 아리안 1이 처음 발사되고 난 후 1989년 아리안 3이 퇴역할 때까지 28회 발사 되었으며, 총 4회 실패하였다.
현역으로 쓰이는 아리안 5는 물론 후속작인 아리안 4와 비교해도 최대 2배 정도까지 차이가 날 정도로 궤도까지의 운송량은 상당히 모자란 편이지만, 그럼에도 불구하고 아리안 1~3은 후속작인 아리안 4 개발의 큰 밑거름이 되었으며, 한번에 2개의 위성을 궤도에 올릴 수 있는 이른바 듀얼 페이로드 기능은 아리안 1에도 있었던 유서 깊은 기술인 만큼 그 의의가 굉장한 발사체이다.
2.2. 아리안 4
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| 아리안 44LP | 아리안 40 | 아리안 42P | 아리안 44P | 아리안 42L | ||||||
| 58.72m | 높이 | |||||||||
| 3.8m[4] | 직경 | |||||||||
| 420,000kg | 240,000kg | 320,000kg | 350,000kg | 360,000kg | 무게 | |||||
| 3,800kg | 2,000kg | 2,700kg | 3,100kg | 3,300kg | 페이로드(GTO) | |||||
아리안 4의 상업적 성공의 주요한 원인으론 발사체의 안정성과 운이 있었는데, 아리안 4는 아리안 3이 퇴역하기 직전인 1988년 44LP 버젼으로 처음 발사되어 이후 2003년 아리안 44L 버젼의 발사를 마지막으로 퇴역할 때 까지 15년 동안 116번을 날아 올랐고, 3번 실패했다. 또, 당시 나사가 우주 왕복선 개발 과정의 잇다른 잡음, 비싼 발사 가격, 챌린저의 실패로 미국의 민간, 타국 대상 상업 발사 시장이 상당히 위축된 상황이였고, 그나마 있던 델타와 아틀라스 발사체의 페이로드들도 대개 미 정부의 GPS를 싣는데 쓰인데다가, 우주 발사체계의 2인자였던 소련은 아예 망해버린 상태여서, 가격도 싼 편이고 성능도 그럭저럭 준수한 아리안 4는 자연스레 이목을 끌 수 밖에 없었고, 상업적으로도 좋은 실적을 올렸다.
그 결과 1995~1997년 단 3년만에 무려 32번을 발사했고 전체 발사체 시장의 50%가량을 점유하는 기록을 세웠는데, 이는 지금 비슷하게 상업 발사 시장의 패권을 쥐고 있는 스페이스X의 팰컨 9과 비교했을 때 숫자는 매우 적을지라도 국제우주정거장 임무도, 이리듐 계획이나 스타링크 등 저궤도 통신위성 계획 또한 거의 없는 상태에서 거의 정지궤도 통신위성만으로[5] 이러한 수치를 기록한 것은 주목할 만 하다. 게다가 듀얼 페이로드 기능으로 중,대형 위성들을 한번에 2개 이상씩 쏴 올릴 수 있었다. 심지어 우리나라의 인공위성인 우리별 1,2호와 무궁화 3호도 아리안 4를 통해 쏴 올렸다.
2.3. 아리안 5
| 아리안 5 ECA | 아리안 5 ES | |
| 53m | 50m | 높이 |
| 5.4m[6] | 직경 | |
| 780,000kg | 760,000kg | 무게 |
| X | 20,000kg 이상 | 페이로드(LEO) |
| 10,000kg [7] | X | 페이로드(GTO) |
또한, 사산화 이질소와 UDMH를 주로 사용하던 전작들과 달리 아리안 5는 고체 부스터를 제외한 1,2단 모두 액체수소와 액체산소를 연료와 산화제로 이용함으로써, 효율을 높였고 연료 누출이 일어나더라도 비교적 안전하고 깨끗하게 처리가 가능해졌다는 것이 가장 큰 장점.
UDMH와 사산화 이질소는 고체 연료가 아님에도 불구하고, 상온에서 사용 가능하기 때문에 과장 좀 보태서 그냥 부으면 바로 발사가 가능하여 군사적 용도의 미사일에 주로 쓰였다, 북한의 광명성 발사체가 실상은 미사일이라는 의심, 비판을 받는 가장 큰 이유. 관리가 간편한데도 불구하고 우주 발사체의 연료로 잘 사용하지 않으려는 이유는, 매우 유독하기 때문. UDMH 자체도 극도의 발암 물질인데다가 합성 후 부산물로 나오는 NDMA는 사람한테 소량이라도 노출되면 죽을만큼 위험한 물질이라 실제 독약으로 쓰인 적도 있다! 하지만 영상에서 볼 수 있듯이 액체수소와 액체산소는 연소시키면 이론상으로 물, 오존, 과산화수소 정도 수준의 애교스런? 찌꺼기만 나올 만큼 깨끗한 연료이다.
총 117번 발사해서 112번 발사에 성공했다, 단순히 이것만 보고 5번이나 실패 했는데 어떻게 안정성이 뛰어나냐고 할 수 있겠지만 이중 4번의 실패는 모두 초창기 시절의 실패[8]여서, 2003년부터 지금까지 있었던 100번의 발사는 모두 연속으로 성공했다고 볼 수 있기 때문에 안정성이 높은 것.[9] 이 안정성이 가장 높다는 장점 덕분에 2021년 12월 25일 쏘아올린 제임스 웹 우주 망원경을 우주로 발사하는 데에도 이 로켓이 쓰였다. 이 망원경이 세계적으로 유래가 없을 정도로 많은 노력과 협업, 결정적으로 100억 달러에 달하는 돈이 들어갔기에 전세계적인 엄청난 관심을 받은 망원경인지를 생각하면 이 망원경을 쏘아올리는 아주 중요한 작업에 이 로켓을 선택했다는 것 자체가 이 로켓의 안정성이 상당한 신뢰와 인정을 받고 있다는 점을 증명한다. 항공 우주 최고 기술력을 가진 미국이 최고라고 공식 인정했다는 뜻이기도 하다.[10] 대한민국의 경우 통신해양기상용 3대 정지궤도 위성인 천리안 위성 1호, 2A호 및 2B호를 모두 아리안 5에 실어서 우주로 쏘았다.
2023년 7월 5일 아리안 5의 마지막 발사가 이루어졌다.# 두 대의 통신 위성을 발사하는 임무로, 이 발사 이후 모든 발사는 사용 중인 베가 로켓이나 후계 발사체인 아리안 6으로 대체된다. 이로써 1996년 6월부터 2023년 7월까지 27년간 117번의 발사를 마친 아리안 5는 역사 속으로 사라지게 되었다.
2.4. 아리안 6
2.5. 아리안 넥스트
아리안 6의 뒤를 이어 2030년대 발사를 목표로 개발 중인 차세대 로켓이다.아리안 넥스트의 목적은 아리안 6의 상업적 임무 수행 시 비용을 절반으로 줄이는 것이다. 아리안 5부터 사용하던 액체수소/액체산소 로켓엔진 대신 메탄과 액체산소의 혼합물을 추진제로 사용하는 프로메테우스 엔진이 탑재된다. 프로메테우스 엔진은 100톤급(980kN)의 추력을 가지며 30~110%의 추력 조절이 가능하다. 또한 3~5회 재사용이 가능한 메탄 엔진으로, 엔진의 50%를 금속 3D 프린팅으로 제작한다. 이 엔진은 아리안 5의 1단 엔진의 10분의 1 가격에 제작하는 것이 목표이며, 아리안 6 후속 버전에도 탑재된다.
아리안 넥스트는 아리안 6와 동일하게 2단으로 구성되며, 1단에는 프로메테우스 엔진 7~9기를 클러스터링해 스페이스X의 팰컨 9과 유사하게 2단에서 분리된 후 지면에 수직으로 착륙해 재사용이 가능하다. 2단에는 프로메테우스 엔진 1기를 사용할 계획이다. 기본 버전 이외에도 2개의 소형 액체연료 부스터를 탑재한 버전과 팰컨 헤비와 유사하게 1단과 동일한 부스터 2개를 탑재한 버전이 검토되고 있다.
아리안 넥스트에 적용되는 수직이착륙(VTVL) 기술은 소형 수직이착륙 시연체인 FROG와 프랑스 국립우주연구센터, 독일 항공우주센터, JAXA가 공동으로 개발한 재사용 로켓 시연체 CALLISTO, 그리고 이르면 2023년에 첫 발사가 예정된 ESA의 재사용 로켓 시험발사체인 Themis 개발 프로그램에서 얻은 교훈으로 개발될 것으로 보인다.
이밖에도 2021년 아리안그룹의 전액 출자 자회사인 MaiaSpace가 설립됐는데 이는 급속히 성장하고 있는 소형위성시장에 대응하기 위한 것으로 보인다. MaiaSpace에서 개발하고 있는 Maia는 Themis에서 파생되어 마찬가지로 프로메테우스 엔진을 사용하며 재사용이 가능한 수직이착륙 로켓이다. 팰컨 9의 미니 버전이라고 생각하면 쉽다. Maia 로켓의 구성은 총 4가지로 지구 저궤도(LEO)에 500kg~1,000kg의 페이로드를 발사할 수 있는 소형발사체이다. 부스터가 장착된 확장 버전은 최대 1.5t의 소형과 중형 위성을 운반할 수 있다. 첫 비행은 2026년으로 예정되어 있다.
[1] 참고로 이 아리안은 히틀러가 주장한 아리안(aryan, 아리아족)과는 전혀 상관없으며, 그리스 신화에 나오는 여신 아리아드네의 프랑스 명칭이다. 나치 독일의 침략, 점령을 겪었던 프랑스가 나치에서 좋아할 단어를 자신의 로켓 이름으로 사용할리도 없고.[2] 간단하게, 나사와 ULA, 스페이스X 와의 관계 정도로 생각하면 된다[3] 물론, 아직 ESA의 우주 기술은 3위가 맞다, 로제타 같은 탐사선을 소행성에 보낸 것이나, 미국의 유인 우주선 오리온의 기계실에 쓰일 만큼 성능과 가격이 충실한 ATV 라던가[4] 부스터 제외[5] 300km+ 선의 LEO 궤도는 아리안 1~4부터 단 한번도 시도하지 않다가 아리안 5의 ISS 보급 미션 들어서 처음으로 시도, 성공했다...가 지금은 보급 프로젝트를 폐지했다. ATV 항목 참조[6] 부스터 제외[7] 듀얼 페이로드시[8] 실패 중에는 아리안 4의 로켓 항법 장치의 코드를 그대로 복붙했다가, 64비트 실수인 Double형을 16비트 int로 그냥 받아버림으로서 로켓 쏜 지 40초만에 자세가 흐트러지고 공중 폭발하는 많이 어리버리한 실수를 저지르기도 하였다.[9] 2018년 1월의 97번째 발사의 경우에는 2단 로켓이 갑자기 코스를 벗어나 위성을 예정 궤도에 올려놓지 못하면서 부분적인 실패로 기록되었다. 하지만 위성이 자체 동력으로 정상 궤도를 회복하면서 사실상 성공으로 간주된다.[10] 그리고 아리안 5는 예상보다도 훨씬 정확한 궤도로 쏘아보내주어 망원경에 탑재된 연료를 아껴 10년이었던 예상 수명을 20년까지 늘릴 수 있게 해주었다.