에든버러에 본사를 둔 Skyrora는 8월 5일 영국 민간항공국(CAA)으로부터 우주 비행 운영자 면허를 부여받았는데, 이는 영국 회사가 영국에서 발사할 수 있도록 수여된 최초의 수직 발사 면허입니다.
NSF는 Skyrora의 비즈니스 책임자인 Derek Harris와 이야기를 나누며 Skylark L 준궤도 비행체의 다가오는 발사와 Skyrora XL 궤도 발사대를 향해 이미 진행 중인 진행 상황에 대해 논의했습니다.
발사 라이센스는 오랜 시간이 걸렸으며 Skyrora의 준궤도 Skylark L이 영국 땅에서 수직으로 발사되는 최초의 영국산 로켓이 될 수 있게 해줄 수 있습니다. 이 라이센스는 한 번의 초기 발사를 승인하며 셰틀랜드 제도 최북단의 스코틀랜드 본토 북동쪽 80km에 위치한 SaxaVord 우주 공항에서 연간 최대 16회의 비행을 포함합니다.
그러나 라이센스 수여가 회사의 다음 출시가 SaxaVord에서 이륙할 것이라는 것을 자동으로 의미하지는 않지만 Harris는 확실히 그렇게 되기를 희망합니다. 회사가 발사 승인을 기다리는 약 3년 동안 Skyrora는 2022년에 아이슬란드의 이동식 Langanes 사이트에서 먼저 로켓을 발사하기로 결정했습니다. 차량은 몇 년 동안 준비되었지만 불행히도 규정은 그렇지 않았다고 Harris는 말합니다.
라이센스가 언제 부여될지에 대한 명확한 답이 없었기 때문에 회사는 스웨덴의 Esrange와 노르웨이의 Andøya 우주 공항과 같은 대체 부지를 고려했고 결국 이전에 2020년 8월에 더 작은 Skylark Micro를 테스트한 아이슬란드에 정착했습니다.
두 번째 Skylark L 차량도 현재 준비되어 있으며 아이슬란드 출시 후 약 6-8개월 후에 완성되었습니다. 오랫동안 기다려온 영국 발사 라이센스를 받았음에도 불구하고 회사는 SaxaVord의 모든 것이 발사를 위해 마무리되는 동안 다른 사이트에서 Skylark L의 두 번째 발사를 수행하기로 결정할 수도 있습니다.
Skylark L 차량이 Skyrora의 시설에서 조립됩니다. (제공: Skyrora)
Harris는 "SaxaVord는 실제로 올해를 위해 가득 찼습니다"라고 지적하며 지난 8월 Rocket Factory Augsburg(RFA)의 정적 화재 이상으로 인해 회사가 SaxaVord에서 유일하게 사용 가능한 다른 패드로 전환했다고 덧붙였습니다. 그 후, 현재 Skylark L이 내년까지 발사할 수 있는 패드가 없습니다.
"이제 우리는 내년에 SaxaVord에서 출시를 미루고 출시할 것인지 결정을 내려야 합니다." 그는 "아니면 오만, 호주, 안도야 또는 다시 아이슬란드로 돌아가는 대체 사이트를 살펴보는 것이 자체 프로그램의 이정표에 더 중요한지"라고 덧붙였습니다.
아이슬란드의 Langanes 사이트는 이미 회사에 알려져 있지만 호주에는 몇 가지 옵션이 있으며 차량 운송과 관련된 일부 물류도 도입할 것이라고 언급했습니다. 오만의 Etlaq 우주 공항은 비교적 새롭고 작년 말 Duqm-1의 첫 시험 비행을 실시했습니다.
반대로, 안도야 우주 공항은 1,200회 이상의 준궤도 발사를 촉진했으며 지난 3월 우주 정거장에서 첫 궤도 시도인 Isar Aerospace의 첫 번째 Spectrum 발사 장소였습니다. 이론적으로는 선택의 폭이 넓지만 Harris가 말했듯이 "파티에 조금 늦었다"는 흥미로운 상황입니다.
시간이 지남에 따라 필요에 따라 회사는 컨테이너화된 '상자 속의 우주 정거장' 개념을 개발했는데, 이는 발사할 패드가 특별히 필요하지 않다는 것을 의미합니다. "우리에게 필요한 것은 약간의 평지뿐입니다"라고 Harris는 말합니다. "우리는 인프라를 가져올 수 있습니다 - 기본적으로 우리가 해야 할 일은 엔진에 파편이 들어가지 않도록 금속판 몇 개를 깔는 것뿐입니다. 우리가 부르는 상자 안의 우주 정거장 전체는 약 7개의 컨테이너로 구성되어 있으며, 여기에는 우리 자신의 범위와 제어실이 포함됩니다."
Skylark L과 컨테이너형 이동식 우주 정거장. (제공: Skyrora)
Harris는 "매우 어려운 결정입니다"라며 "우리는 영국에서 이 라이선스를 얻기 위해 최선을 다했기 때문에 우리 중 많은 사람들이 출시가 이루어지기를 원합니다. 우리는 올해 초에 건방진 태도를 취하면서 '우리는 당신의 경계 내에서 현장에 공간이 필요하므로 여전히 규제된 우주 정거장에 있습니다'라고 말하려고 노력했지만 그들은 그 아이디어에 그다지 열중하지 않았다고 생각합니다!"
현재 발사 라이센스가 활성화되고 환경 평가 및 기타 서류 작업이 완료되었지만 Skyrora가 실제로 차량을 패드로 가져가기 전에 보안, 안전 및 운영과 관련하여 충족해야 할 두세 가지 조건이 여전히 남아 있습니다.
CAA가 7개월 전 1월 RFA에 발급된 당국 최초의 수직 발사 라이센스에 이어 Skyrora에 영국 라이센스를 수여하는 데 오랜 시간이 걸린 이유는 하나도 없습니다. 해리스는 이에 대해 좌절감을 느꼈던 몇 년 전 회사가 제공했을 수 있는 것보다 더 관대하고 공감적인 견해를 제시합니다.
"우리는 영국에서 이런 일이 한 번도 해본 적이 없다는 것을 기억해야 합니다"라고 해리스는 지적합니다. "우리는 '테스트를 허용하면 그 시점부터 다시 작업할 수 있다'고 생각했지만 정부는 '글쎄요, 아니요, 발사대 근처에 있는 것을 허용하기 전에 모든 것이 가능한 한 안전한지 확인하고 싶습니다.'라고 생각했습니다. 그래서 두 가지 다른 관점이었고, 모두가 중간에 와서 제대로 대화하고 협력하기 시작하는 데 약간의 시간이 걸렸습니다."
Skylark Nano(사진)와 같은 초기 Skylark 차량은 고체 로켓 모터로 구동되었습니다. (제공: Skyrora)
초기 종달새 차량
Skyrora는 우주에 도달하기 위해 반복적인 접근 방식을 취했으며, 세 대의 차량 각각은 기술을 시연하고, 구성 요소를 테스트하고, 다음 차량에 정보를 제공하도록 설계되었습니다. 이 회사의 첫 번째 차량인 Skylark Nano는 2018년 8월 Ross-shire의 Kildermorie Estate에서 출시되었습니다. 높이 1.3m의 이 차량은 고도 약 6km에 도달하여 처음으로 낙하산 회수 테스트를 했습니다. 그러나 이러한 소규모 테스트의 특성으로 인해 약 12개월 동안 이 초기 차량으로 수행된 세 번의 준궤도 발사는 CAA의 면허 제도의 적용을 받지 않았습니다.
아이슬란드 랑가네스 반도에 있는 현장과 회사의 관계는 2020년 2단 Skylark Micro의 출시와 함께 시작되었습니다. 높이 3.3m의 두 배 크기의 차량은 고도 27km에 조금 못 미쳤고, 낙하산 아래 착륙한 후 두 단계 모두 회수되었습니다. 이 임무는 원격 측정 및 GPS, 온보드 전자 장치 및 복구 절차와 같은 중요한 구성 요소를 테스트했습니다.
Skylark L의 처녀 비행
Skylark Micro 캠페인에 이어 아이슬란드는 회사의 다음 차량으로 자연스럽게 선택되었습니다. "우리는 'Skylark L과 함께 다시 오고 싶지만, 이 L은 더 크지만 높이는 11m, 너비는 1m이며 잠재적으로 126km까지 갈 것입니다.'라고 Harris는 말합니다.
이것은 이러한 유형의 출시를 포괄할 규정이나 프레임워크가 없었던 Langanes에게 새로운 지평이었습니다. 이를 통해 Skyrora 팀은 환경 기관, 항공 교통 관제 및 기타 이해 관계자와 일련의 대화를 나누게 되었습니다. "우리는 체크리스트를 작성하고, 그 목록에 있는 모든 사람을 검토하고 달래고, 그들은 그해 10월에 발사할 수 있는 권한을 부여했습니다."
2020년 Kildermorie Estate의 이동식 패드에서 정적 사격을 수행하는 Skylark L. (제공: Skyrora)
우주선은 의도한 고도에 도달하지 못했고 소프트웨어 이상 현상으로 인해 비행 초기에 중단되어 추적하는 데 시간이 좀 걸렸지만 패드를 떠났습니다. "성공적이었다고 생각하고 팀 대부분이 이에 동의한다고 생각합니다"라고 Harris는 말합니다. "우리는 이동식 우주 정거장을 설치했고, [그리고] 우주선이 발사장을 떠나도록 했습니다. 저에게 성공은 우주 정거장을 설치하면서 얻은 모든 정보였으며, 민첩하고 적응력이 뛰어나며 7일에서 10일 이내에 임무를 완수할 수 있다는 것을 증명했습니다."
이상 현상의 원인은 버퍼링되어 목표에 도달하지 못한 디지털 명령으로 밝혀졌습니다. "우리는 이륙 준비를 하고, 밸브를 열기 시작하는 등 차량에 명령을 보내고 있었습니다. 우리는 그것이 그렇게 하지 않는다는 것을 알 수 있었기 때문에 그것을 막기 위해 낙태를 보냈을 때 모든 것이 통과되었습니다"라고 Harris는 설명합니다.
중단 명령으로 인해 일련의 이전 지침이 차량에 도달하여 차량이 패드를 떠날 수 있을 만큼 몇 초 동안 밸브가 열렸습니다. 말할 필요도 없이 이 문제를 해결하고 차량의 다음 비행이 더 잘 진행되도록 하기 위해 많은 테스트가 수행되었습니다.
Skylark L은 높이 11.6m, 너비 0.7m로 PLD Space의 Miura 1 및 HyImpulse의 준궤도 SR-75보다 약간 짧습니다. 고체 로켓 모터를 사용했던 이전 모델과 달리 Skylark L은 HTP(High-Test Peroxide)와 회사 자체 변종의 등유를 추진제로 연소하는 최초의 압력 공급 엔진을 도입했습니다.
Skyrora는 70킬로뉴턴 엔진 인증 테스트를 수행합니다. (제공: Skyrora)
Skyrora는 보다 일반적인 RP1 등급의 등유를 사용하는 대신 재활용할 수 없는 플라스틱 폐기물을 사용하여 자체 'Ecosene'을 만듭니다. 보다 효율적으로 연소할 뿐만 아니라 배출량과 오염 물질이 적기 때문에 환경에 미치는 영향을 줄이는 데도 도움이 됩니다.
HTP는 스코틀랜드에서 쉽게 구할 수 있으며 연어 양식을 포함한 다른 산업에서도 사용되지만 농도는 훨씬 낮습니다. "우리는 엔진을 테스트할 때 90%에서 98% 사이를 사용할 것이며 그들은 30%를 사용할 수 있습니다"라고 Harris는 관찰합니다. 이 지역이 유명한 스코틀랜드 위스키와 마찬가지로 Skyrora는 출시 목적에 필요한 강도에 도달하기 위해 사내 증류 공정을 적용합니다.
HTP의 사용은 50여 년 전 영국의 Black Arrow 프로그램도 HTP를 사용했던 것을 연상시킵니다. 남호주의 우메라에서 발사된 블랙 애로우는 미국 유일의 국내 궤도 발사체였으며 준궤도 블랙 나이트 로켓 테스트와 스카이락 탐사 로켓의 뒤를 이었습니다.
후자는 초기 영국 로켓 유산에 대한 찬사로 이름을 딴 Skyrora의 차량에 영감을 주었습니다. 1971년 프로스페로 위성을 궤도에 올려놓는 성공적인 마지막 비행에도 불구하고 영국이 위성 발사 야망을 포기함에 따라 블랙 애로우는 취소되었습니다. 2019년 Skyrora는 48주년을 기념하여 이 로켓의 첫 번째 단의 일부를 찾아 영국으로 반환했으며, 프로젝트에 참여한 은퇴한 엔지니어를 추적하여 그들의 이야기와 기술적 통찰력을 듣기도 했습니다.
오리지널 블랙 애로우 엔지니어 테리 브룩(Terry Brook)이 프로스페로를 발사한 R3 차량에서 회수된 첫 번째 단계 앞에서 연설하고 있습니다. (제공: Skyrora)
산화제에 극저온을 사용할 때보다 성능이 약간 떨어지지만 HTP는 실온에서 보관할 수 있어 Skyrora의 발사 장소에 더 적합합니다.
"스코틀랜드에 가본 적이 있는 사람이 있다면 하루에 사계절을 볼 수 있습니다"라고 Harris는 설명합니다. "바람은 발사에 매우 빠르게 영향을 미칠 수 있으므로 산화제와 연료를 문제 없이 최대 며칠 동안 기내에 머무를 수 있으면 발사 기간에 도달할 수 있는 더 나은 옵션이 됩니다. 엄청난 주의가 필요하지만 이동식 우주 정거장과 스코틀랜드에 있는 테스트 사이트에서도 증발에 대해 너무 걱정할 필요가 없이 보관할 수 있다는 것은 많은 일을 단순화합니다."
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스카이로라 XL
Skylark 접두사를 삭제한 Skyrora XL은 회사의 첫 번째 궤도급 발사대가 될 것이며 영국 땅에서 발사되는 최초의 영국산 궤도급 로켓이 될 수 있습니다.
다양한 Skylark 차량은 각각 반복적인 접근 방식으로 다음 차량에 정보를 제공하기 위한 것이었지만 XL은 지난 8년 동안 부분적으로 개발되었습니다. "차량이 몇 년 지연되었기 때문에 전체 목표는 우리가 돌아온 모든 정보가 우리가 할 모든 변경 사항에 영향을 미치는 것이었지만 우리는 그것을 턱에 대고 앞으로 나아가야 했습니다"라고 Harris는 설명합니다.
궤도에 있는 Skyrora XL의 렌더링(제공: Skyrora)
이 회사는 2020년에 3.5킬로뉴턴 3단 진공 엔진(비충격 305초의 재점화 가능한 압력 공급 엔진)의 테스트를 보여주는 비디오를 공개했습니다. Harris는 팀이 이러한 엔진 재시동 테스트를 수행하는 컨테이너에서 크리스마스 이브를 보냈던 것을 회상합니다.
두 번째 단계의 Skyforce 엔진은 2021년 스코틀랜드 해안의 글래스고 서쪽에 있는 Machrihanish에서 정적으로 발사되었습니다. 이 재생 냉각 엔진은 고급 터보 펌프 기술을 통합하고 진공 상태에서 85킬로뉴턴의 추력을 가지고 있습니다.
Skyrora XL은 높이 22.7m, 너비 2.2m이며 SaxaVord 사이트에서 발사될 예정인 다른 두 대의 유럽 차량 사이에 크기가 있습니다. Orbex의 Prime 발사대(높이 19m)보다 크고 넓으며, Rocket Factory Augsburg의 RFA One(높이 30m)보다 짧지만 약간 넓습니다. 좀 더 친숙한 비교를 위해 이 차량은 Rocket Lab의 Electron보다 거의 20% 더 크고 두 배 더 넓으며, 유사하게 탄소 복합재를 사용하고, 첫 번째 단계에서 9개의 엔진을 탑재하고, 궤도에 유사한 탑재량을 제공합니다.
Harris에 따르면 이 차량은 최대 약 500km 고도까지 태양 동기 궤도 또는 극궤도로 315kg을 운반할 수 있습니다. 그는 "시연자와 관련하여 그것이 우리에게 주요 일꾼이 될 것입니다"라고 언급하며 Skylark L의 지연으로 인해 2026년 마지막 분기에서 현재 2027년 초로 미뤄졌다고 덧붙였습니다.
Skyrora XL 출시 그림. (제공: Skyrora)
차량용 페어링이 제작되어 현재 테스트 중이며, 1단계를 위한 9개의 3D 프린팅 스카이포스 엔진은 테스트 캠페인을 거의 완료했습니다. "우리는 마지막 엔진에 대해 한두 번의 테스트를 진행한 다음 1단계 탱크에 대한 파괴 및 비파괴 테스트를 진행했습니다. 그런 다음 이를 통합하고 1단계 정적 테스트로 나아갈 수 있습니다."
이 엔진은 해수면에서 70킬로뉴턴의 결합 추력을 가지며 3×3 그리드 패턴으로 배열되어 있으며, 이는 Spectrum의 첫 번째 단계에서도 활용되는 기하학적 레이아웃입니다. "우리는 그들을 그 이상으로 밀어붙였기 때문에 우리가 인용하는 것이 실제로 그들이 칠 수 있는 것보다 낮다는 것을 알고 있습니다"라고 Harris는 덧붙입니다.
세 번째 킥 스테이지는 우주 예인선 역할을 하여 잠재적인 차량 공유의 작은 페이로드에서 별자리에 이르기까지 소형 위성을 목적지 궤도로 운반할 수 있습니다. Harris에 따르면 Skyrora는 영국에서 진공 테스트를 수행하여 엔진을 최소 20번 재시동했습니다. 스코틀랜드는 이미 다른 어떤 유럽 국가보다 더 많은 위성을 제작하고 있으며, Spire, Clyde Space 및 Alba Orbital과 같은 회사가 문앞에 있기 때문에 회사를 수년 동안 바쁘게 만들 수 있는 잠재적인 발사 계약이 많이 있습니다.
궤도에 있는 Skyrora XL의 두 번째 및 상위 단계의 그림. (제공: Skyrora)
미래 디자인
이 회사는 약 8년 전 작은 사무실에서 5명으로 구성된 원래 팀과는 거리가 멀었습니다. 현재 85명의 직원과 소수의 계약자를 보유한 Skyrora는 상업적 출시에 들어가면 약 300명의 정규직 직원으로 늘리는 것을 목표로 하고 있습니다.
이 회사는 처음부터 다각화를 해왔으며 로켓 제작과 관련하여 영국의 미개척 공급망과 함께 최대 2m 제곱 면적을 인쇄할 수 있는 자체 SkyPrint 3D 프린터를 개발했습니다.
두 번째 헤드는 덧셈뿐만 아니라 빼기도 가능합니다. "우리는 실제로 동일한 기계에서 가공하고 인쇄할 수 있으므로 부품을 떼어낼 필요가 없습니다"라고 Harris는 지적합니다. "유럽, 아마도 세계에서 가장 큰 것 중 하나입니다." 발사 인프라를 위한 컨테이너 기반 접근 방식과 마찬가지로 프린터는 필요에 따라 탄생했으며 이는 회사를 더 강력하고 혁신적으로 만들었다고 그는 덧붙였습니다.
Skyrora의 SkyPrint 3D 프린터가 작동 중입니다. (제공: Skyrora)
Skyforce-2 엔진 설계는 추진 팀이 백그라운드에서 작업해 온 날개에 있습니다. 터보 펌프는 이미 설계되었으며 프로토타입은 일련의 반복 및 테스트를 위한 준비가 되었습니다.
Harris는 차량이 출시된 후 새로운 디자인이 비행하기까지 3-5년이 걸릴 수 있다고 예측합니다. "문제는 차량의 엔진을 전환하기 시작하면 새 면허를 신청해야 하는데 아무도 그렇게 오래 기다리고 싶어하지 않는다는 것입니다. 그렇기 때문에 차량에 새 엔진을 신청하는 동안 XL을 작동시켜야 합니다."
현재 Skylark L은 Skyrora가 다음 조치를 고려하는 동안 글래스고에서 준비된 상태로 기다리고 있습니다.
(리드 이미지: Skyrora XL과 발사탑의 그림. 크레딧: Skyrora)