누리호 시험발사체

누리호 시험발사체(KSLV-Ⅱ TLV)는 한국항공우주연구원에서 개발한 누리호의 기술실증과 75톤급 엔진 인증을 위해 2018년 11월 28일 오후 4시에 발사된 시험발사체이다.

1단에는 75톤급 엔진 1기, 2단에는 질량시뮬레이터가 탑재된다. 즉, 75톤급 엔진 하나만 탑재한 2단 로켓으로 구성되며, 총길이 25.8m에 최대 지름 2.6m, 무게는 52.1t이다. 궤도에 위성을 올리는 용도가 아니라 방위각 170도, 낙하거리 400km의 준궤도 사운딩 로켓이다. 애초에 시험발사체이기 때문이다. 2018년 1월에 나온 기사에 의하면 "시험발사체는 최고 고도 190㎞로 400㎞ 정도 비행하게 될 것이다." 라고 언급되었다.#
최대 상승 고도는 발사 당일 기상상황에 따라 달라진다고 한다.

이러한 시험발사체는, 후에 소형발사체 플랫폼으로 확장할 때에 쓰일 것으로 보인다. 즉, 시험발사체의 2단을 질량시뮬레이터가 아닌 다른 엔진과 추가적인 개량과 개발이 이루어진 상단부로 대체한다면, 소형 플랫폼이 가능하다. 실제로 대형발사/소형발사 플랫폼 구축에 곧 들어가게 된다. #

시험발사체의 개발과 발사는 누리호 개발사업 3단계의 일환으로 진행된다. 누리호 개발사업 3단계는 2018년 4월부터 2021년 3월까지 진행되며 발사체 시스템 기술개발을 마치고 시험발사를 통해 사업 전반의 성공여부를 확인하게되는 단계이다.

누리호 시험발사체는 전기체계를 시험하기 위한 엔지니어링 모델(EM), 실제 발사하지는 않지만 비행모델과 동일하게 조립되어 종합연소시험을 수행하는 인증모델(QM) 그리고 실제 발사하게 되는 비행모델(FM)로 총 3개의 모델을 조립한다.

2018년 5월 17일, 종합연소시험 첫 30초 연소에 성공했다.

2018년 6월 7일, 종합연소시험에서 60초 연소에 성공했다. 종합연소시험은 로켓이 날아가지만 않을 뿐이지, 여러모로 실제 발사와 같은 부분이 많은 실험이다. 즉, 발사 전 마지막 시험 단계이다.

2018년 7월 5일, 최종연소시험(154초)에 성공했다.# 원래 오후 3시경 시험예정이었으나 전날 소프트웨어 업그레이드로 인해 '발사체 전자장비 센서'에 신호가 수신되지 않았다는 메시지가 있어서 이를 분석하는데 시험시간이 오후 5시로 늦춰졌다. 충분히 해결가능한 문제였고 당일 종합연소시험이 이뤄졌다. 연소시험시간은 원래 140초이지만 추진제를 모두 소모할 때까지 연소한 뒤 자동 정지하는 방식으로 약 14초 정도 더 연소했다.

8월 14일, 인증모델(QM)이 제1발사대에 기립했다. 인증모델은 비행모델의 실제발사를 위해 관제 시스템, 발사대 등을 검증하기 위해 기립했다. 상단의 질량시뮬레이터 부분에 은색 보호 비닐이 덮여 있는데 이는 인증모델에 사용된 질량시뮬레이터가 시험발사체 비행모델에도 사용되기 때문에 이를 보호하기 위함이다. 인증모델(QM)은 9월 중순까지 발사대에서 발사 전까지의 모든 과정을 점검했다.

9월 6일, 비행모델이 공개되었다.

한국항공우주연구원에 따르면 2018년 10월 25일에 발사 예정이었다.# 26일~31일이 기상상황 변화에 따른 예비발사기간으로 결정되었다.

10월 초순부터 비행모델은 발사대에 기립하여 추진제 충전을 포함한 각종 테스트를 진행하던 중, 2018년 10월 16일 시험발사체 점검과정 중 가압계통 이상으로 발사 일정이 연기되었다. 추진제 가압계통의 압력 감소 현상이 발생했으며 발사대에 기립했던 시험발사체는 정확한 원인 분석을 위해 조립동으로 이송되었다. 과기정통부는 다음 주 초까지 원인 분석 작업이 계속될 것이라며 원인 분석과 대응계획이 수립되는 대로 발사관리위원회를 다시 열어 발사일을 결정할 예정이라고 밝혔다. 누리호 개발 관계자는 "엔진시험발사체 인증모델(QM) 연소시험에서는 전혀 문제가 없었는데 비행모델(FM) 연료공급 과정 점검에서 이상 현상이 발견됐다"며 "원인 분석과 대책 마련에 필요한 시간을 고려하면 발사 일정을 1~2개월 정도 연기하는 게 불가피할 것으로 보인다"고 말했다.

10월 23일, 추진제 가압계통의 누설 부위가 확인되었고 1차 조치가 완료되었다. 부품교체, 체결력 강화, 누설방지 조치 등을 수행했다.

11월 6일, 다시 발사대로 이송되었고 7일부터 리허설 및 점검이 진행되었다. 며칠간의 리허설과 점검에서 시험발사체의 기능에 문제가 없음을 확인했다.

2018년 11월 13일 연구원은 결함 부위의 수리가 완료되었으며 11월 28일을 발사 예정일로 발표했다. 이에 따라 11월 29일부터 12월 4일이 기상상황 변화에 따른 예비발사기간으로 결정되었다.

발사는 2018년 11월 28일 오후 4시로 결정되었다. 발사 1시간 뒤, 비행데이터 및 초기 성공여부를 공개하며 최종적으로는 한 달 동안 외부전문가들이 정밀 데이터 분석 후 최종 성공 여부를 판단한다.

11월 27일(발사 하루전) 오전 8시, 발사체조립동에 있던 시험발사체를 발사대까지 이동시킨 후 기립작업과 점검을 완료했다. 시험발사체 이동 및 기립영상

그리고 드디어 2018년 11월 28일 오후 4시에 시험발사체가 발사되었다. 항공우주연구원의 브리핑에 따르면 발사된 시험발사체를 나로우주센터의 레이더 등 추적장비와 발사체가 보내온 원격 전송 정보를 통해 분석한 결과, 당초 목표한 비행 상황에서의 75톤급 엔진 정상 작동을 확인했고, 시험발사체는 고흥 나로우주센터에서 발사되어 점화 후 총 151초간 연소하여 엔진 연소 목표치인 140초 이상을 달성했으며, 엔진이 종료된 시점에는 75km의 고도까지 상승했다고 한다. 엔진 연소 종료 후에는 관성 비행을 통해 발사 후 319초경 최대 고도인 209km에 도달했고, 이후 포물선형 비행궤적을 따라 나로우주센터에서 429km 떨어진 제주도 남동쪽 공해상에 안전하게 낙하한 것으로 분석되었다. 이는 완전한 성공이며, 한국의 우주로켓 엔진 기술을 입증해냈다. 한국은 이로써 세계 7번째로 75톤급 이상의 중대형 발사체용 엔진을 독자 개발한 국가로 기록되었다.