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작성일 : 18-04-08 11:26
[잡담] 3D 프린터로 만든 로켓으로 인공위성을 띄우는 시대
 글쓴이 : 스포메니아
조회 : 3,150  

100 kt 정도의 수소폭탄을 전세계 어디에나 배달할 수 있는 3D 프린터와 만들어지 저가의 로켓.
연료는 등유와 액체산소.
발사 비용을 기존 대비 1/10 이하로 줄임.

이러한 기술이 악당들의 손에 넘어간다면 ...

루더포드 엔진 (Rutherford Engine)
3D 프린터를 이용해서 만든 엔진

제작사 : Rocket Lab (뉴질랜드)
특징 : 
- 대부분의 엔진 부품을 3D 프린터를 이용하여 만듦
- 튼튼하고 무거운 탱크가 필요한 가스 발생기 없이 2개의 전기모터 펌프에 의한 연료 공급으로 엔진의 무게를 크게 줄임
- 전기모터는 리튬 배터리에 의해 구동
추력대 중량비 : 68.6
자체 무게 : 35kg
저고도(수면위) 추력 : 2.45톤 (5,400 lbf, 24 kN)
진공에서 추력 : 2.45톤 (5,400 lbf, 24 kN)

a.jpg

a-1.jpg

b.jpg

c.jpg



일렉트론 로켓
탄소복합 소재로 만들어진 로켓 몸체에 루더포드 엔진(Rutherford Engine) 9개를 부착해서, 저궤도에 400kg, 고도 500km의 태양동기궤도(SSO)에 100kg까지의 페이로드를 올릴 수 있는 로켓

제작사 : Rocket Lab (뉴질랜드)
특징
- 고가의 우주선용 가벼운 특수 금속을 사용하지 않고, 탄소 복합소재를 이용해 제작했기 때문에 로켓 몸체의 무게가 가볍고 견고하며 (추력 작은 엔진으로 더 무거운 페이로드를 궤도에 올릴 수 있음)
- 고가의 특수 금속을 이용해서 제작할 경우에 비해 거대한 가공 기계와 설비에 투자할 필요가 없이 저가로 제작 가능
- 회당 발사 비용 64억원 (US$ 6M)
높이 : 17 m
직경 : 1.2 m
무게 : 10.5톤
단수 : 2 또는 3단

d.jpg

e.jpg












북한 화성 15호 
드럽게 크고 무겁고 운용하기 어려운 구닥다리 ..

무게 : 72 t
길이 : 22 m
직경 : 2.4 m
1단 추력 : 80 t
엔진 : 백두산 엔진 (80톤 액체연료 엔진)

201712050545294194_t.jpg


출처 : 해외 네티즌 반응 - 가생이닷컴https://www.gasengi.com


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하나둘넷 18-04-08 12:12
   
위와 아래의 기술 수준 면에서 위가 더 낫긴합니다만
비교가 적절치 않습니다.

위는 라보 수준의 경트럭이고 아래는 포터 수준입니다.

라보이하급 기술이 아무리 좋아도 체급상 한계가 있고
연식오래된 포터가 아무리 구식이라도 체급이 체급인 만큼  실을 수
있는 양 자체가 더 낫습니다.

결정적으로 위는 우주궤도로 쏘아올리는데에만 신경 쓴반면
아래는 검증단계라고는 하나 재돌입을 염두에두고 있으니
지향하는 바도 차이가 있습니다.

지구저궤도 100kg 한계의 위 로켓은 미국의 가장 경량화된
미사일용 핵탄두 무게 조차 감당 못하기에 전세계에 날릴 수준의
로켓이 아닙니다.
     
스포메니아 18-04-08 12:31
   
'라보' 아닙니다. 작아도 효율이 기존 대비 거의 2배 입니다.

- 저궤도에 400kg
- 태양동기궤도(SSO)에 100kg
     
스포메니아 18-04-08 12:48
   
히로시마에 떨군 리틀보이 핵폭탄 폭발력 : 최저 13 kt ~ 최대 18 kt 정도로 짐작 (20 kt 이라 가정)

미국의 핵탄두
W80 핵탄두 - 무게 132 kg, 폭발력 150 kt, 토마호크 미사일에 장착
W88 핵탄두 - 무개 360 kg, 폭발력 475 kt, 트라이던트 미사일에 장착

리틀보이를 '라보'라고 한다면, 일렉트론 로켓과 핵탄두는 '엑시언트'라고 봐야죠.
          
KCX2000 18-04-08 14:14
   
핵탄두를 우주로 쏴 올리는거야 왠만한 로켓만 있으면 가능하죠.
돈만있으면 개나소나 다 할수있지만 문제는 재돌입이죠.
북한도 이런 기술없고 우리도 없습니다.
재돌입 기술없는 핵탄두는 언제 지구로 낙하하다 대기권에서 폭발해서 전지구적 방사능 오염시킬수있고 만에하나 잔여물이 대기권내로 진입해버리면 로켓 쏜놈은 전지구적 공적이 됩니다.

암만 테러단체라도 이런 무모한 짓은 영화에서나 나오는 종말론자나 할짓이죠
          
KCX2000 18-04-08 14:20
   
그리고 하나둘넷님 말처럼 애초에 라이트급하고 헤비급처럼 체급 자체가 틀려요
북한 로켓기술이 꾸지다하지만 독일의 V2로켓이래 모든 로켓의 기본적 설계는 똑같습니다.
컴퓨터 제어되는 로켓 자세제어나 모터기술이 발전했지 특수합금이나 연료같은 분야는
거의 그대롭니다.
쉽게말해 북한로켓에다 우리나라가 개발한 몇가지 기술만 접목시키면 미국 로켓들과 별반차이없습니다
          
하나둘넷 18-04-08 14:58
   
오해를 하시는데

1. 우주로켓 페이로드=고속재돌입체 탄두무게 가 아닙니다.
    탄두무게+탄두비행 및 재돌입 유도 관련 추가장비 무게 고려해야죠.

2. 크게 봐서 지구저궤도의 많은 비행궤도 분류중에 태양동기궤도가 포함됩니다.

https://www.rocketlabusa.com/launch/dedicated/

3. 로켓랩 역시 고도 500 km 노멀 태양동기궤도(SSO) 기준 페이로드 150 kg에 일반 타원 저고도 300km 최대 225kg 으로 데이터 제공하고 있습니다.

 400kg 페이로드가 향후 개발 진행될 개량형 로드맵에 있을지 몰라도 현재 로켓랩의 로켓은 저궤도 225 kg~ 동기궤도 150kg 수준이고 설령 향후 페이로드가 400kg이 되어도 1에서 이야기했듯 탄두무게 이외의 부가장치가 필요하기에 400kg페이로드로도 부족합니다. ㅋ

4. 덧붙여서 W80핵탄두가 우주용로켓에 그대로 적용되지 못한다는 점을
    이해하셔야하고 그렇기에 W88핵탄두를 예시하셨을지 모르나 3에서
    이야기했듯 핵탄두 재돌입 과정을 위한 부가장치가 소요되는 관계로
    400kg수준으로는 W88 탑재해도 우주로 방출만 가능하지 지상목표로
    유도 못합니다. ㅋ  우주로 핵탄두 보내는게 핵심이 아니거든요.
    원하는 지상목표까지 보내야 무기로써 성립합니다.

따라서 현재 페이로드 수준으로는 ICBM 안됩니다.

ICBM의 리미트가 포터로 분류한다면 북한 미사일은 똥차라도 이급에
달하지만 일렉트론은 최신식 라보임에 변함없지만 결코 포터가 될 수
없는 체급차이가 존재합니다.
               
스포메니아 18-04-08 18:13
   
W62 핵탄두, 무게 115kg - 미니트맨 ICBM에 장착되었던 핵탄두
W76 핵탄두, 무게 164kg - 트라이던트 ICBM에 장착되었던 핵탄두

재돌입 기술은 재돌입시 자세제어 + 고열에 견디는 재료 (주로는 세라믹 / 타이타늄 합금 계열)

탄두의 재집입 자세 제어와 경로선택은 미사일을 잡는 우리의 철매-2 PIP에서도 구현이 되었는데, 웬만한 기술을 가진 나라나 기업에서는 구현이 가능할 것으로 봅니다.

남은 건 재진입시에 타지 않고 견뎌낼 탄두의 외곽 재료인데, 이게 쉽지 않겠죠.

그리고, 현재의 일렉트론 로켓의 추력과 외관을 개조하지 않고 그냥 사용하고, W76를 장착하고, 탄두의 재진입시 자세제어와 경로 선택은 2단 로켓에 기능을 추가하면 가능할 것으로 보입니다.

나쁜 생각을 가진 무리들이 Rocket Lab의 기술을 응용한다면, 아주 싼 가격에 ICBM을 가지게 되는 거죠. 물론, 개발비도 엄청나게 적게 들고 ...

하여간, 기술의 발달로 점점 더 위험한 세상이 되어가는듯 합니다..
                    
하나둘넷 18-04-08 18:51
   
철매와 대기권 재돌입체는 의존되는 부분이 많지 않습니다.
탄두의 재돌입 비행관련 현무계열이 발전해야죠. 현재의 현무계열
탄두보다 속도 고도 및 내열 공력학적 제어등 개선되어야
하는거고 이부분은 경험 및 실제 실험이 동반되어야 하기에
쉽지 않습니다.

그리고 계속 이야기하지만 W80의 외관 사진은 보고 오셨으면
합니다.

W80은 순항미사일용이고 W87 W88과 같은 미사일용 핵탄두의
경우 원뿔형 내열 재돌입체이기에 그만큼 중량이 증대되는 겁니다.


거기에 계속 이야기하지만 탄두 만이 아닌 포스트부스트 비클과
탄두전개장치 및 기타 장비들  무게까지 포함되어야 최종 페이로드가 되는 겁니다.

단순히 탄두 200kg 이니 페이로드 200kg이면 되는게 아니라
탄두무게 포스트부스트비클등 무게 도합이 200kg수준이어야 되어야 한다는
소리인데  그렇게는 안되죠.

페이로드가 더 커야 하는데 현재 일렉트론 로켓은 ICBM은 어렵고
페이로드 기준으로 중거리탄도 미사일 수준입니다.

물론 발사대 기립후 즉각발사 불가능한 점 재돌입능력 없는 점등도
포함해서 민간용 로켓이지 군사용은 아닙니다.

일부 적용기술을 군용으로 전용 가능하겠지만 완성체는 저중량 위성체 발사에
최적화된 관계로 군용으로 전용하는 건 비효율적이죠.
                    
하나둘넷 18-04-08 19:14
   
거듭 오해하시는데

W62탄두자체는 253파운드로 이야기하신대로 약 115kg수준입니다.
그런데 탄두만으로 대기권 재돌입 못합니다. mk12 재돌입체에 장착
되어야하는데 w62/mk12결합체 무게는 800파운드로 362kg입니다.

미사일용핵탄두는 전용 재돌입체와 쌍을 이루기에 흔히 탄두+재돌입체를 총합하는 무게로도 탄두무게를 이야기하기도 합니다.

The exact dimensions of the W62 are classified, but it fits within the Mark-12 reentry vehicle which is 22 inches in diameter and 72 inches long.

The weight of a fully loaded Mark-12 is 800 pounds; the weight of the W62 is stated as 253 lb.

W76 역시 mk4와 짝지어져야죠.

페이로드 생각하시려면 거기에 포스트부스트 비클 무게 탄두 전개 장치등 다 더해야합니다.
                    
하나둘넷 18-04-08 19:41
   
군이나 군사전문가들이 탄두무게 500kg이상 톤급은 되어야한다는 이야기를 할 때의 탄두는 탄두+재돌입체를 이야기하는 겁니다.

따라서 저도 그 선에서 미사일용은 다르다 원뿔형 이런 이야기를 한거고 스포매니아님은 거기서 위키등에서  확인하신 순수탄두무게로 이렇게 가벼운 것도 있잖냐라고 이야기하신거라 보입니다. 서로 이야기하는 단어의 의미가 달라서오는 오해이고

실질적으로 다시한번더 설명드리면
 ICBM의 페이로드는

단순히 순수 핵폭탄탄두부의 중량만이 아닌
대기권 재돌입용 탄두용 재돌입체 무게
재돌입궤도 진입용 재돌입체 운반  및 방출 전개용장비
무게등을 다 포함해야합니다.

일렉트론 로켓은 즉시 발사성이나 그런 군용적 의미는
둘째치고 페이로드 면에서 ICBM급이 아닙니다.
푹찍 18-04-08 15:07
   
무시 못할 기술인건 확실 합니다.
상업시장 트랜드가 싸게싸게 올리자인데
요새는 케로신계열 클러스터링이 대세거든요.
케로신 클러스터링 스페이스x 팔콘9이 같은 페이로드당
액체수소 일본 h2a 절반가격으로 올립니다.
저거는 케로신 클러스터링에서 터빈 작동용 가스발생기를 전기모터로 대체하고
주요부품을 3d 프린터로 찍어내서
단순화가 이루어져서 더욱 더 가볍고 싸졌다는 겁니다.
목표 추력확보는 보다 많은 클러스터링을 통해서 하고 말이죠 ㅋ
(현존 전기모터의 한계 때문에 기존 엔진보다 개당 추력은 떨어질 겁니다.)
항우연에서도 현재 만들고 있는 케로신 75톤에서 차세대로
터빈용 연소가스를 다시 추력에 보태는 다단연소사이클 기술과
저것과 같이 터빈의 전기모터 대체형을 동시 개발하고 있는 것으로 알고 있습니다.
이건 어디까지나 싸게싸게 궤도에 올리자가 모토인 상업시장의 이야기 이고
군사용 기술인 대기권 재돌입은
저 기술과는 아예 다른 분야의 이야기라고 생각합니다.
냥냥뇽뇽 18-04-08 16:04
   
우주쓰레기 더욱 많아지겟네