스페이스X, 600만 달러 페어링 '낚아채기'를 멈추고 바다에서 건져 올리다

스페이스X는 2015년에 팰컨 9 부스터 착륙을 시작했고 2년 안에 재사용에 들어갔다. 1단은 엔진 9개를 탑재하며 로켓 제조 비용의 약 절반을 차지한다. 남은 것은 페이로드 페어링이었다. 종이 반죽처럼 겹쳐 만든 복합재 두 조각으로, 한 쌍에 약 600만 달러가 든다. 일론 머스크는 팀에 그것을 잡아내라고 도전장을 던졌다. "하늘에서 600만 달러가 떨어지고 있어."

엔지니어들은 그 조각들이 결코 바닷물에 닿아서는 안 된다고 가정했다. 염수 부식이 섬세한 전자장비를 망칠 것이기 때문이다. 그래서 그들은 정교한 회수 체계를 만들었다. 각 조각은 스스로 조향하는 파라포일을 펼쳤고, 자동 제어 시스템이 선박을 돌려 거리를 좁혔다. 2020년 1월 첫 페어링을 잡아냈다. 스페이스X의 발사 부문 부사장 키코 돈체프는 "됐다. 해냈다"고 말했다. 그러나 규칙적으로 된 것은 아니었다. 대서양은 대부분의 시간 동안 "7~9피트 파도가 치는 거친 난장판"이며, 실제 회수율은 50% 미만, 약 40%에 머물렀다. 발사 주기를 막을 만큼 느린 수치였다.

해결책은 스페이스X의 5단계 설계 알고리즘에서 나왔다. 요구사항을 덜 멍청하게 만들고, 부품이나 공정 단계를 삭제하고, 반복한 뒤, 최적화하고, 가속하고, 자동화하라. 요구사항에 의문을 제기하자 전제가 틀렸음이 드러났다. 복합재 페어링은 요트처럼 뜨며, 민감한 부품을 더 높은 곳으로 옮기면 물에 빠져도 망가지지 않는다. 이제 크레인이 달린 표준 선박이 그 조각들을 바다에서 건져 올린다. 회수 성공률은 약 40%에서 99%로 올랐고, 재정비에는 몇 주가 걸리며, 회사는 이제 보관할 공간보다 페어링이 더 많다.

스페이스X 알고리즘의 2단계, 즉 부품 삭제는 왜 굳이 잡아야 하는지 물었다. 페어링 조각은 복합재 보트이니, 전자장비를 위로 옮기면 어떤 크레인 선박이든 회수할 수 있다.

어려운 문제는 스스로 만든 것이었다. '착수 전에 잡기'는 사실이 아니라 요구사항이었고, 그것을 삭제하자 파라포일과 추격 선박으로 이루어진 자동화 체계가 크레인 하나로 줄었다.

착수를 견디도록 설계하는 데 든 비용은 전자장비의 위치 이동이었다. 전용 회수 선박과 자동 랑데부에 비하면 사소한 일이었다.

40%의 회수율은 발사 주기에 대한 세금이었다. 99%가 되자 페어링은 일정 제약에서 완전히 벗어났다.

자동화가 겨우 작동할 때는 그것을 조정하기 전에 요구사항을 심문하라. 가장 저렴한 하위 시스템은 삭제한 것이며, '빠르게 회수하기'에 '공중에서 잡기'가 필요하지 않을 수도 있다.

2023년까지 돈체프는 페어링을 이미 해결된 사소한 문제로 묘사했다. 항상 준비되어 있고, 회사가 보관할 공간보다 많다는 것이다. 그는 Summit at Sea 프로그램 강연에서 이 사례를 스페이스X 5단계 알고리즘의 대표 예시로 사용했다.