재사용 가능 우주발사체

재사용 가능 우주발사체(再使用可能宇宙發射體, )는 지표면에서 우주 공간으로 페이로드를 운반하면서, 회수하여 다시 비행할 수 있는 부품을 가진 우주발사체를 말한다. 로켓 단계는 재사용을 목표로 하는 가장 일반적인 발사체 부품이다. 페어링, 부스터 또는 로켓 엔진과 같은 작은 부품들도 재사용할 수 있으며, 소모성 우주발사체 상단에 재사용 가능 우주선을 실어 발사하기도 한다. 재사용 가능 우주발사체는 매 발사 시마다 이러한 부품들을 새로 제작할 필요가 없으므로 발사 비용을 크게 절감할 수 있다. 그러나 이러한 이점은 회수 및 재정비 비용으로 인해 상쇄되기도 한다.

재사용 가능 우주발사체는 추가적인 항공전자 장비와 추진제를 포함할 수 있어 소모성 발사체보다 더 무거워진다. 재사용되는 부품은 대기권 진입 및 통과 과정이 필요할 수 있으므로, 종종 열 차폐, 그리드 핀, 기타 비행 제어면을 장착한다. 스페이스플레인은 형상을 변형함으로써 활공이나 양력과 같은 항공 역학을 활용해 회수를 도울 수 있다. 대기권 내에서는 속도를 더 줄이기 위해 낙하산이나 역추진 로켓이 필요할 수도 있다. 또한 재사용 부품은 활주로나 자율 우주항 드론십과 같은 특수한 회수 시설을 요구하기도 한다. 일부 개념은 발사 전 발사체를 가속하기 위해 매스 드라이버와 같은 지상 기반 시설에 의존한다.

최소 20세기 초반부터 단발궤도선 형태의 재사용 가능 우주발사체는 SF 속에 존재해 왔다. 1970년대에는 첫 번째 재사용 가능 우주발사체인 우주왕복선이 개발되었다. 그러나 1990년대에 해당 프로그램이 기대치에 미치지 못하면서, 재사용 가능 우주발사체 개념은 프로토타입 테스트 수준으로 축소되었다. 2000년대와 2010년대에 민간 우주 비행 기업들이 부상하면서 스페이스십원, 뉴 셰퍼드, 일렉트론, 팰컨 9, 팰컨 헤비와 같은 발사체 개발이 다시 활기를 띠기 시작했다. 현재 스타십, 뉴 글렌, 뉴트론, 마이아, 미우라 5호, 창정 10호 및 12호, 테란 R, 스토크 스페이스 노바, 그리고 준궤도선인 던 Mk-II 오로라 등 많은 발사체가 2020년대에 재사용성을 갖추고 데뷔할 것으로 예상된다.

발사체 재사용성의 영향은 우주 비행 산업의 근간이 되고 있다. 2024년 케이프커내버럴 우주군 기지는 예상되는 높은 발사 빈도와 차세대 발사체의 착륙 지점을 지원하기 위해 (포트 커내버럴을 포함한) 주요 인프라 업그레이드를 포함하는 50년 미래 전망 계획을 시작했을 정도이다.

 구성 
 완전 재사용 가능 우주발사체 
2025년 1월 현재 여러 기업이 완전 재사용 가능 우주발사체를 개발하고 있다. 이들은 각각 이단식 우주 수송기 시스템을 연구 중이다. 스페이스X는 2016년부터 개발해 온 스타십을 테스트하고 있으며, 2023년 4월에 첫 시험 비행을 수행했고 2025년 10월 기준으로 총 11회의 비행을 마쳤다. 블루 오리진은 '프로젝트 자비스'를 통해 2021년 초 개발을 시작했으나, 테스트 날짜를 발표하지 않았으며 프로젝트를 공개적으로 논의하지도 않았다. 스토크 스페이스 또한 재사용 가능하도록 설계된 로켓을 개발 중이다.

 기준으로, 스타십은 완전한 제작 및 테스트가 이루어진 유일한 완전 재사용 목적의 우주발사체이다. 2024년 10월 13일에 수행된 다섯 번째 시험 비행에서 기체는 준궤도 발사를 완료하고 두 단계 모두 두 번째로 착륙시켰다. 슈퍼 헤비 부스터는 궤도 발사대 A의 "젓가락 시스템"에 의해 처음으로 성공적으로 포획되었다. 스타십 본체는 두 번째 성공적인 재진입을 마치고 인도양에 제어된 상태로 스플래시다운하며 귀환했다. 이 테스트는 완전 재사용을 위한 모든 요구 사항을 충족한 것으로 간주될 수 있는 두 번째 사례로 기록되었다.

 부분 재사용 가능 발사 시스템 
다단 궤도 투입 시스템 형태의 부분 재사용 가능 발사 시스템은 지금까지 사용된 유일한 재사용 구성이었다. 역사적인 우주왕복선은 고체 로켓 부스터, RS-25 엔진, 그리고 궤도 투입 단계 역할을 한 우주왕복선 궤도선을 재사용했으나, RS-25 엔진에 연료를 공급하는 외부 연료 탱크는 재사용하지 않았다. 이는 로켓의 특정 구성 요소를 재사용하는 재사용 가능 발사 시스템의 예시이다. ULA의 벌컨 센토는 원래 탱크는 소모하고 1단계 엔진을 재사용하도록 설계되었다. 엔진은 팽창식 에어로셸을 타고 스플래시다운한 후 회수될 예정이었다. 2024년 2월 23일, 팰컨 9를 추진하는 9개의 멀린 엔진 중 하나가 22번째로 발사되어, 우주왕복선 메인 엔진 2019호가 보유했던 19회 비행 기록을 경신하며 운용 면에서 가장 많이 재사용된 액체 연료 엔진이 되었다. 2024년 기준으로 팰컨 9와 팰컨 헤비는 부스터를 재사용하는 유일한 궤도 로켓이지만, 다른 여러 시스템이 개발 중에 있다. 항공기에서 발사되는 모든 로켓은 해당 항공기를 재사용한다.

그 외에도 풍선부터 우주 엘리베이터에 이르기까지 다양한 비로켓 이륙 시스템이 재사용 가능한 이륙 시스템으로 제안되고 탐구되어 왔다. 기존의 예로는 날개가 달린 수평 제트 엔진 구동 이륙 시스템을 사용하는 시스템이 있다. 이러한 항공기는 소모성 로켓을 공중 발사할 수 있으며, 항공기를 발사체의 1단계로 본다면 부분 재사용 가능 시스템으로 간주될 수 있다. 이러한 구성의 예로는 오비탈 사이언스 페가수스가 있다. 준궤도 비행을 위해 스페이스십투는 운반기인 모선, 즉 스케일드 컴포지츠 화이트 나이트 투를 이륙에 사용한다. 로켓 랩은 뉴트론을 개발 중이며, 유럽 우주국은 테미스 프로그램을 진행 중이다. 두 발사체 모두 1단계를 회수할 계획이다.

지금까지 대부분의 발사 시스템은 특히 2단계와 3단계에서 최소한 부분적으로 소모되는 다단 로켓을 통해 궤도 투입을 달성한다. 우주왕복선만이 궤도선의 엔진과 연료 탱크를 사용하여 궤도 투입 단계의 재사용을 달성했다. 부란 우주왕복선과 스타십 우주선은 궤도 투입 단계로 작동할 수 있도록 설계 및 제작된 또 다른 두 가지 재사용 가능 우주선이나, 전자는 프로젝트가 취소되기 전 단 한 번의 무인 시험 비행만을 마쳤고, 후자는 2025년 11월 기준으로 11회의 준궤도 시험 비행을 마쳤으며 네 번째 비행에서 모든 임무 목표를 달성했으나 아직 운용 단계는 아니다.

 재사용 가능 우주선 

발사 시스템은 재사용 가능한 스페이스플레인이나 캡슐과 결합될 수 있다. 우주왕복선 궤도선, 스페이스십투, 던 Mk-II 오로라, 그리고 개발 중인 인도의 RLV-TD는 발사 시스템의 일부이기도 한 재사용 가능한 우주 운송 수단(스페이스플레인)의 예이다. 현대의 재사용 가능한 궤도 우주선으로는 보잉 X-37, 스페이스X 드래곤 2, 그리고 곧 출시될 드림 채이서, 인도 RLV-TD 및 차세대 유럽 Space Rider(IXV의 후속작) 등이 있다.

발사체와 마찬가지로, 인류가 우주 비행 능력을 갖춘 초기 수십 년 동안 모든 순수 우주선은 일회용으로 설계되었다. 이는 오랜 기간 우주에 머물도록 설계된 인공위성과 우주 탐사선뿐만 아니라, 유인 우주 비행용 우주 캡슐이나 스타더스트(1999~2006), 하야부사(2005~2010)와 같이 우주 물질 수집 임무의 샘플 귀환 캡슐 등 지구로 돌아오도록 설계된 모든 물체에 해당되었다. 우주선에 대한 이 일반적인 규칙의 예외는 미국의 제미니 SC-2, 소련의 Vozvraschaemyi Apparat (VA), 미국의 우주왕복선 궤도선(1970년대 중반~2011년, 1981년과 2011년 사이에 135회 비행) 및 소련의 부란 우주왕복선(1980~1988년, 1988년 단 1회의 무인 시험 비행)이었다. 이 두 우주선은 발사 시스템의 핵심 부품(발사 가속도 제공)이자 궤도 우주 비행에서의 중기 체류 우주선으로도 작동했다. 이는 2010년대 중반부터 바뀌기 시작했다.

2010년대에 국제우주정거장에 물자를 공급하는 업체 중 한 곳의 화물 우주선 캡슐이 재사용 가능하게 설계되었고, 2017년 이후 NASA는 이러한 NASA 계약 수송 노선에 스페이스X의 드래곤 1 화물 우주선의 재사용을 허용하기 시작했다. 이것이 재사용 가능 우주선의 설계와 운용의 시작이었다. 보잉 스타라이너 캡슐 또한 우주선을 회수하고 재사용하기 위해 낙하산으로 하강 속도를 줄이고 지면에 닿기 직전 에어백을 전개한다.  기준으로, 스페이스X는 진정으로 재사용 가능한 장기 체류 우주선이 될 수 있도록 여러 번의 초음속 대기권 진입을 견딜 수 있는 스타십 우주선을 제작 및 테스트 중이다. 스타십의 운용 비행은 아직 이루어지지 않았다.

 진입 시스템 

 열 차폐 

미국(LOFTID)과 중국이 개발한 팽창식 열 차폐 장치를 통해, 우주 발사 시스템(SLS)과 같은 일회용 로켓에 이러한 열 차폐막을 장착하여 고가의 엔진을 회수함으로써 발사 비용을 크게 절감할 가능성이 고려되고 있다. 열 차폐는 궤도를 도는 우주선이 많은 연료를 소비하지 않고 안전하게 착륙할 수 있게 해준다. 열 차폐는 반드시 팽창식일 필요는 없으며, 단순히 열전도를 방지하는 내열 타일 형태일 수도 있다. 열 차폐는 또한 스타십에서 볼 수 있듯이 완전 재사용이 가능하도록 역추진과 결합하여 사용되는 방식이 제안되고 있다.

 역추진 

팰컨 9 및 뉴 셰퍼드와 같은 재사용 가능 발사 시스템 단계들은 재진입 및 착륙을 위해 역추진 연소를 사용한다.

 착륙 시스템 
재사용 시스템은 단일 단계 또는 다단(2단 또는 3단) 궤도 투입 구성을 가질 수 있다. 일부 또는 모든 단계에서 다음과 같은 유형의 착륙 시스템이 사용될 수 있다.

 낙하산과 에어백 

이들은 낙하산과 보강된 경착륙 방식을 사용하는 착륙 시스템으로, 해상에서의 스플래시다운이나 육상 착륙이 포함된다. 육상 착륙의 경우 낙하산만으로는 우주비행사의 부상을 방지할 만큼 충분히 감속할 수 없기 때문에 착륙 직전 엔진 연소가 필요할 수 있다. 이는 소유스 캡슐에서 볼 수 있다. 이러한 시스템은 우주항행학 초기부터 우주선을 회수하기 위해 사용되어 왔지만, 우주선이 실제로 재사용된 것은 나중의 일이다.

예시는 다음과 같다:
 우주왕복선 고체 로켓 부스터
 스페이스X 드래곤 캡슐

 수평형 (날개형) 

플라이백 부스터뿐만 아니라 단일 또는 메인 단계에서 수평 착륙 시스템을 사용할 수 있다. 이러한 기체는 일반 비행기처럼 지면에 착륙하지만, 일반적으로 착륙 중에는 추진제를 사용하지 않는다. 활주로에 수평으로 착륙하는 기체는 날개와 착륙 장치가 필요하다. 이들은 대개 착륙 기체 질량의 약 9~12%를 차지하며, 이는 페이로드를 줄이거나 기체의 크기를 키우는 요인이 된다. 리프팅 바디와 같은 개념이나 우주왕복선의 델타익 형상은 날개 질량을 어느 정도 줄여준다. 변형된 형태로는 EMBENTION 사가 FALCon 프로젝트로 제안한 공중 포획 예인 시스템이 있다.

예시는 다음과 같다:
 우주왕복선 궤도선 - 메인 단계의 일부
 부란 우주왕복선 - 궤도 투입 단계로 작동했으나, 에네르기아 발사체의 2단계로 폴류스를 사용할 수도 있었다.
 벤처 스타 - NASA의 프로젝트
 우주왕복선의 액체 플라이백 부스터 연구안
 에네르기아 II ("우라간") - 대안적인 부란 우주왕복선 발사 시스템 개념
 OK-GLI - 또 다른 부란 우주왕복선 버전
 액체 플라이백 부스터 - 독일의 개념
 바이칼 - 과거 러시아의 프로젝트
 Reusable Booster System - 미국의 연구 프로젝트
 스페이스십투 - 버진 갤럭틱이 제작한 우주여행용 스페이스플레인
 SpaceShipThree - 버진 갤럭틱이 개발 중인 우주여행용 스페이스플레인
 던 Mk-II 오로라 - Dawn Aerospace가 개발 중인 스페이스플레인
 XS-1 - 미국의 또 다른 연구 프로젝트
 RLV-TD - 현재 진행 중인 인도의 프로젝트
 Reaction Engines 스카일론 단발궤도선

 수직형 (역추진) 

맥도넬 더글러스 DC-X(델타 클리퍼)와 스페이스X가 개발한 시스템들이 역추진 시스템의 예이다. 팰컨 9와 팰컨 헤비의 부스터는 9개의 엔진 중 하나를 사용해 착륙한다. 팰컨 9 로켓은 1단계를 지면에 수직으로 착륙시킨 최초의 궤도 로켓이다. 스타십의 1단계는 일반적인 역추진 착륙 단계를 거친 후, 발사대 위로 들어올리는 것과 동일한 암(arm)에 의해 포획된다. 스타십의 2단계 또한 지구에 착륙할 때는 타워에 부착된 암에 의해 포획되거나, 달이나 화성에서는 수직으로 착륙하도록 설계되었다. 블루 오리진의 뉴 셰퍼드 준궤도 로켓 역시 발사 지점에 수직으로 착륙한다. 역추진 착륙에는 일반적으로 1단계 총 추진제의 약 10%가 필요하며, 이는 로켓 방정식에 따라 운반 가능한 페이로드를 감소시킨다.

 공기부양력을 이용한 착륙 
팽창 가능한 재사용 1단계를 갖춘 우주발사체 개념도 존재한다. 이 구조의 형상은 (가벼운 가스를 사용한) 과도한 내부 압력에 의해 유지된다. 1단계의 부피 밀도(추진제 제외)가 공기의 밀도보다 낮다고 가정하면, 비행 후 복귀할 때 이러한 1단계는 (지표면에 닿지 않고) 공중에 떠 있게 된다. 이를 통해 1단계를 재사용할 수 있도록 유지할 수 있다. 1단계의 크기를 키우면 공기역학적 손실이 증가하여 페이로드가 약간 감소하지만, 이는 1단계의 재사용을 통해 보상된다.

 제약 사항 
 추가 무게 
재사용 단계는 동일한 성능의 소모성 우주발사체보다 더 무겁다. 이는 착륙 장치, 보조 시스템 및 착륙에 필요한 잉여 추진제가 필요하기 때문에 불가피하다. 실제 질량 손실은 기체와 선택한 복귀 방식에 따라 달라진다.

 재정비 
발사체가 착륙한 후에는 다음 비행을 준비하기 위해 재정비 과정이 필요할 수 있다. 이 과정은 길고 비용이 많이 들 수 있다. 재정비 후 발사체가 유인 등급(human-rated) 인증을 다시 받지 못할 수도 있지만, 스페이스X는 재사용된 팰컨 9 부스터를 유인 임무에 투입해 왔다. 발사체를 퇴역시키기 전까지 재정비할 수 있는 횟수에는 결국 한계가 있지만, 그 재사용 가능 횟수는 발사 시스템 설계마다 크게 다르다.

 발사 지점 귀환 

1980년 이후부터 2010년대 이전까지, 두 종류의 궤도 발사체가 발사 지점 귀환(RTLS) 능력을 갖추었다. 미국의 우주왕복선은 중단 모드 중 하나를 통해, 그리고 소련의 부란 우주왕복선은 발사체의 스페이스플레인 부분을 수평 착륙시키는 방식으로 발사체 일부를 발사 지점으로 복귀시키는 능력을 갖추고 있었다. 두 경우 모두 메인 추진 구조물과 대형 연료 탱크는 소모성으로, 이는 그 당시까지 비행한 모든 궤도 발사체의 표준 절차였다. 두 기체 모두 실제 궤도 정상 비행에서 입증되었으나, 비정상적인 발사 상황 발생 시 승무원이 스페이스플레인을 착륙시킬 수 있는 중단 모드도 갖추고 있었다.

2000년대에 스페이스X와 블루 오리진은 발사체 부스터 단계의 수직 착륙을 지원하는 기술 세트를 독자적으로 개발했다. 2010년 이후 스페이스X는 팰컨 9 궤도 발사체의 일부인 1단계를 수직 착륙시켜 귀환시키는 능력을 확보하기 위해 개발 프로그램에 착수했다. 첫 번째 성공적인 착륙은 2015년 12월에 이루어졌으며, 그 이후로 여러 로켓 단계가 발사대 인근의 착륙 패드나 발사 지점에서 떨어진 해상의 착륙 플랫폼에 착륙했다. 팰컨 헤비 역시 1단계를 구성하는 3개의 코어를 재사용하도록 설계되었다. 2018년 2월 첫 비행에서 두 개의 외부 코어는 발사 지점 착륙 패드로 성공적으로 귀환했으나, 중앙 코어는 해상 플랫폼을 목표로 했으나 성공적으로 착륙하지 못했다.

블루 오리진은 준궤도 로켓인 뉴 셰퍼드를 귀환 및 착륙시키기 위한 유사한 기술을 개발하여 2015년에 귀환에 성공했으며, 2016년 1월 두 번째 준궤도 비행에서 동일한 부스터를 성공적으로 재사용했다. 2016년 10월까지 블루 오리진은 동일한 발사체를 총 5번 비행시키고 성공적으로 착륙시켰다. 다만 뉴 셰퍼드는 궤도 비행에 도달하지 않고 수직으로 상승 및 하강하는 반면, 팰컨 9는 상당한 수평 속도를 상쇄하고 먼 거리에서 귀환하면서 2단계로 페이로드를 궤도에 올려야 한다는 점에서 두 기체의 비행 궤적은 매우 다르다는 점에 유의해야 한다.

블루 오리진과 스페이스X 모두 추가적인 재사용 가능 발사체를 개발 중이다. 블루 오리진은 궤도 로켓인 뉴 글렌의 1단계를 재사용 가능하도록 개발 중이며, 첫 비행은 2024년 이후로 계획되어 있다. 스페이스X는 행성 간 공간 비행 임무를 위한 새로운 초중량 발사체를 개발 중이다. 스페이스X 스타십은 부스터 단계와 통합 2단계/대형 우주선 모두의 RTLS, 수직 착륙 및 완전 재사용을 지원하도록 설계되었다. 2023년 4월에 첫 발사 시도가 있었으나 상승 중 두 단계 모두 소실되었다. 그러나 네 번째 발사 시도에서 부스터와 본체는 각각 멕시코만과 인도양에서 소프트 랜딩을 달성했다.

 역사 
섬네일|NEXUS 개념도
섬네일|STS-27 임무를 위해 이륙하는 애틀랜티스 우주왕복선
20세기 전반기에 로켓 추진 기술이 발전하면서 우주 비행은 기술적인 가능성이 되었다. 초기의 단발 재사용 가능 스페이스플레인 아이디어는 비현실적인 것으로 판명되었고, 최초의 실용적인 로켓 기체인 V-2가 우주의 가장자리에 도달할 수 있었음에도 불구하고 재사용 기술은 너무 무거웠다. 또한 초기 로켓들 중 다수는 무기 운반용으로 개발되어 설계상 재사용이 불가능했다. 질량 효율성 문제는 수직 발사 다단 로켓에서 여러 개의 소모성 단계를 사용함으로써 극복되었다. 미 공군(USAF)과 NACA는 1958년부터 Dyna-Soar와 같은 궤도 재사용 스페이스플레인을 연구해 왔으나, 최초의 재사용 단계 비행은 1981년 미국의 우주왕복선이 등장할 때까지 이루어지지 않았다.

아마도 최초의 재사용 가능 우주발사체는 1948년부터 1956년까지 베너 폰 브라운이 구상하고 연구한 것들일 것이다. 베너 폰 브라운의 페리 로켓은 1952년과 1956년에 걸쳐 두 번의 수정을 거쳤으며, 낙하산을 이용해 착륙하는 방식이었다.

제너럴 다이내믹스 넥서스(General Dynamics Nexus)는 1960년대에 새턴 V 로켓의 뒤를 잇는 완전 재사용 가능 발사체로 제안되었으며, 궤도에 최대 를 운송할 수 있는 능력을 갖추도록 설계되었다. 씨 드래곤 및 더글러스 SASSTO도 참조하라.

BAC 머스터드(Mustard)는 1964년부터 연구되었다. 이는 세 대의 동일한 스페이스플레인을 결합하여 2단으로 구성한 형태였다. 상승 중에 1단계를 형성하는 두 대의 외부 스페이스플레인이 분리되어 각각 지상으로 활공하여 복귀하는 방식이었다. 이는 1967년 마지막 설계 연구 이후 개발 자금 부족으로 취소되었다.
섬네일|right|맥도넬 더글러스 DC-X
섬네일|X-33 개념도
섬네일|Kistler K-1 개념도
섬네일|호퍼 프로토타입 피닉스 RLV
섬네일|스페이스십원|alt=

 우주왕복선 시대 
NASA는 1968년 유인 액체 플라이백 부스터를 사용하는 완전 재사용 스페이스플레인 제작을 목표로 우주왕복선 설계 과정을 시작했다. 이 개념은 비용이 많이 들고 복잡한 것으로 판명되어, 재사용 가능한 고체 로켓 부스터와 소모성 외부 연료 탱크를 사용하는 설계로 축소되었다.NASA-CR-195281, "Utilization of the external tanks of the space transportation system" 우주왕복선 컬럼비아호는 27번 발사 및 착륙했으나 28번째 착륙 시도에서 승무원 전원과 함께 소실되었다. 챌린저호는 9번 발사 및 착륙했으나 10번째 발사 시도에서 승무원 전원과 함께 소실되었다. 디스커버리호는 39번, 애틀랜티스호는 33번, 인데버호는 25번 발사 및 착륙했다. 우주왕복선의 마지막 임무인 STS-135는 국제우주정거장에 보급품과 장비를 전달한 후 2011년 7월 21일 지구로 돌아왔다.

1986년 로널드 레이건 대통령은 공기 흡입식 스크램제트 국가 항공 우주 비행기(NASP)/X-30 개발을 지시했다. 이 프로젝트는 기술적 문제로 인해 실패하고 1993년에 취소되었다.

1980년대 후반에는 소련의 에네르기아 로켓을 완전히 재사용할 수 있는 버전인 에네르기아 II가 제안되었다. 이 로켓의 부스터와 코어는 각각 활주로에 착륙할 수 있는 능력을 갖출 예정이었다. 이 개념은 개발되지 않았고, 심지어 원래의 소모성 에네르기아조차 1980년대 후반에 단 두 번만 비행했다. 두 번째 비행은 재사용 가능 우주선인 부란 우주왕복선의 첫 번째이자 마지막 무인 임무를 발사했다.

1990년대에는 맥도널 더글러스의 델타 클리퍼 VTOL SSTO 제안이 테스트 단계까지 진행되었다. DC-X 프로토타입은 빠른 재준비 시간과 자동 컴퓨터 제어 능력을 보여주었다.

1990년대 중반 영국의 연구는 초기 HOTOL 설계를 스카일론 설계로 발전시켰으며, 이는 2024년 리액션 엔진스가 파산할 때까지 개발을 지속해 왔다. 2025년 ESA는 스카일론의 SABRE 엔진을 위해 개발된 기술들을 미래의 비행 엔진 테스트베드 이니셔티브인 INVICTUS에 활용할 계획이라고 발표했다.

1990년대 후반부터 2000년대까지 ESA는 아리안 5 고체 로켓 부스터의 회수를 연구했다. 마지막 회수 시도는 2009년에 있었다.

두 상업 벤처인 키슬러 에어로스페이스(후에 Rocketplane Kistler)와 Rotary Rocket은 1990년대에 민간 개발 재사용 로켓 제작을 시도했으나 파산했다.

NASA는 셔틀 기술을 대체할 재사용 개념을 제안하고 X-33 및 X-34 프로그램을 통해 입증하려 했으나, 두 프로그램 모두 2000년대 초 비용 상승과 기술적 문제로 취소되었다.

1996년 창설된 안사리 X 프라이즈 경연은 민간 준궤도 재사용 기체 개발을 목표로 했다. 많은 민간 기업이 경쟁했으며, 우승자인 스케일드 컴포지츠는 2004년에 재사용 가능한 스페이스십원을 이용해 2주 만에 두 번 카르만선에 도달했다. 이 설계는 이후 우주여행 기체인 스페이스십투로 발전하여 여러 차례 준궤도 비행을 수행했으나 카르만선에는 도달하지 못했다.

1999년부터 2004년 사이 독일 DLR은 ASTRA 프로그램 내에서 두 가지 재사용 가능 발사체 개념을 연구했다. 액체 플라이백 부스터(LFBB)는 아리안 로켓군을 위한 날개 달린 수평 착륙 부스터였다. 호퍼 우주선은 로켓 썰매 발사 방식의 스페이스플레인이었다. 2004년 DLR은 키루나에 있는 North European Aerospace Test range에서 호퍼의 축소 모델인 피닉스 RLV로 일련의 투하 테스트를 수행했다.

2001년 러시아의 흐루니체프 우주 센터는 안가라 로켓군을 위한 재사용 가능 플라이백 부스터 바이칼을 제안했다. 이 기체는 비행하지 못했다. 유사한 개념이 2018년 로스코스모스에 의해 제안되었으나 이후 진전된 업데이트는 없었다.

2005년 NASA는 국제우주정거장에 보급을 위한 무인 화물 우주선을 개발하는 민간 기업을 지원하기 위해 상업용 궤도 운송 서비스(COTS) 프로그램을 시작했다. 이 프로그램은 민간 자금 부족으로 취소되기 전까지 Rocketplane Kistler의 재사용 가능 Kistler K-1 개념을 잠시 부활시켰다. 그러나 NASA로부터 COTS 자금을 지원받은 또 다른 업체인 스페이스X는 이 지원을 바탕으로 운영을 유지하고 팰컨 9 로켓을 개발할 수 있었으며, 이는 나중에 부분적으로 재사용 가능해졌다.

 2010년대 
섬네일|2018년 시연 임무 중 착륙하는 팰컨 헤비 사이드 부스터
섬네일|애들린 개념도
섬네일|창정 9호와 창정 10호 모델
섬네일|차세대 우주발사체(NGLV) 로켓군
섬네일|CNES, DLR, JAXA가 공동 개발하는 칼리스토(CALLISTO) 로켓 시연기
섬네일|Zhuque-3의 정적 점화 테스트
섬네일|뉴 글렌의 두 번째 비행, 2025년
2012년 스페이스X는 실험용 기체를 이용해 비행 테스트 프로그램을 시작했다. 이는 이후 팰컨 9 재사용 가능 로켓 발사체의 개발로 이어졌다. 스페이스X는 2015년 12월 21일 11개의 Orbcomm OG-2 상업용 위성을 지구 저궤도에 올린 후, 궤도급 로켓 단계의 첫 번째 수직 소프트 랜딩을 달성했다. 팰컨 9 1단계의 첫 재사용 비행은 2017년 3월 30일에 이루어졌다. 그 이후로 스페이스X는 1단계 부스터와 페이로드 페어링을 일상적으로 회수하여 재사용하고 있다.

2015년 에어버스 디펜스 앤드 스페이스는 아리안 로켓군을 위해 애들린 재사용 엔진 포드를 제안했다. 2018년 CNES는 이 개념이 경제적으로 매력적이지 않다고 선언했으며 더 이상 개발되지 않았다.

2015년 11월 23일 뉴 셰퍼드 로켓은 카르만선()을 통과하여 에 도달한 후 추진 착륙을 위해 귀환함으로써, 우주에 도달한 최초의 수직 이착륙(VTVL) 준궤도 로켓이 되었다.

2016년 11월 ESA는 스페인 기업 PLD Space를 선정하여 기관의 FLPP 프로그램 하에 재사용 가능한 1단계 개발을 시작하도록 했다. 이 프로젝트는 2018년 PLD Space가 ESA의 검토 후 페이로드 용량을 늘리기 위해 기체를 재설계하면서 미우라 5호로 알려지게 되었다. 2019년 4월, PLD Space는 미우라 5호 1단계 시연기의 투하 및 회수 테스트를 성공적으로 수행했다.

2017년 DLR은 날개 달린 플라이백 로켓 부스터 시연을 목표로 재사용 비행 실험(ReFEx)에 착수했다. 2024년 현재, 이 발사는 2026년 말 호주의 Koonibba Test Range에서 브라질의 VSB-30 탐사 로켓 상단에 실려 수행될 예정이다.

2018년 중국은 창정 8호 시스템의 재사용 가능성을 연구하고 있었다. 이는 이후 폐기되었다. 그러나 재사용 가능 발사체를 개발하는 여러 중국 민간 기업들이 2019년부터 다양한 복잡도와 성공률로 VTVL 시험 비행을 수행해 오고 있다.

2019년 3월 DLR은 재사용 로켓을 위한 역추진 기술 개발을 목표로 하는 EU 자금 지원 프로젝트 RETALT를 시작했다.

2019년 로켓 랩은 일렉트론 발사체의 1단계를 회수 및 재사용하기 위해 낙하산과 공중 회수를 사용하는 계획을 발표했다. 2020년 11월 20일 로켓 랩은 궤도 발사 후 일렉트론 1단계를 태평양에 소프트 스플래시다운시키며 성공적으로 귀환시켰다. 2020년 11월과 2024년 1월 사이에 9개의 1단계 부스터가 회수되었으나, 로켓 랩은 회수된 부스터에서 러더포드 엔진을 포함한 특정 부품을 재사용한 후 부스터 회수 프로그램의 한계 경제적 절감 효과가 감소함에 따라 일렉트론 1단계 부스터 전체의 재사용은 하지 않기로 결정했으며, 대신 더 크고 부분 재사용 가능한 뉴트론 로켓에 집중하기로 했다.

 2020년대 
2020년 당시 운용 중인 유일한 재사용 가능 궤도급 발사 시스템은 팰컨 9와 팰컨 9를 기반으로 한 팰컨 헤비뿐이었다. 스페이스X는 완전 재사용 가능한 스타십 발사 시스템도 개발 중이었다.Archived at Ghostarchive and the :  블루 오리진은 1단계를 재사용하는 뉴 글렌 궤도 로켓을 개발 중이었다.

2020년 10월 로스코스모스는 재사용 가능한 1단계를 갖춘 새로운 발사체 아무르의 개발 계약을 체결했다. 2024년에 로스코스모스는 해당 기체가 2030년 이전에 비행할 것으로 예상하지 않는다고 밝혔으며, 2025년에 프로토타입 1단계 개발을 시작할 의향을 발표했다.

2020년 12월 ESA는 재사용 가능한 1단계의 시연 모델인 테미스(THEMIS) 개발을 시작하는 계약을 체결했다. 2025년 9월, 첫 번째 테미스 프로토타입이 스웨덴의 에스란지 발사장에서 조립 완료되었다. 테미스의 개발 및 테스트 과정과 소형 시연기인 칼리스토, FROG-T 및 FROG-H를 통해 얻은 교훈은 향후 유럽의 재사용 발사체인 마이아 및 Ariane Next 개발에 사용될 예정이다.

2022년 1월 DLR은 재사용 발사체 관련 다양한 기술 시연을 위한 고에너지 대기 비행 선진 기술(ATHEAt) 프로그램을 시작했다. 프로그램의 첫 번째 준궤도 시험 발사는 2025년 10월 6일 노르웨이의 Andøya Space에서 성공적으로 이루어졌으며, 다른 로켓 부스터를 사용하는 두 번째 비행은 2026년 스웨덴의 에스란지 우주 센터에서 진행될 예정이다.

2022년 중국은 국가의 유인 우주 계획을 지원할 것으로 예상되는 새로운 창정 9호와 창정 10호 로켓에 재사용 가능한 1단계를 사용할 계획을 밝혔다. 2025년 8월과 9월에 중국은 창정 10호 1단계의 첫 번째 연소 시험을 수행했으며, 여기에는 재사용을 위한 1단계 착륙 기동과 관련된 엔진 재점화 시퀀스가 포함되었다.

2023년 10월, ESA의 FLPP 자금 지원을 받은 스페인 기업 PLD Space는 스페인 우엘바의 엘 아레노시요 테스트 센터에서 준궤도 로켓 Miura 1을 성공적으로 발사하여 미래의 재사용 가능 발사체인 미우라 5호를 위한 다양한 기술을 테스트했다. 회사는 미우라 5호에 필요한 기술의 최대 70%를 미우라 1에서 테스트할 수 있다고 주장했다.

2024년 9월 인도 정부는 새로운 부분 재사용 로켓인 차세대 우주발사체(NGLV) 개발 계획을 승인했다. VTVL 1단계를 갖춘 이 발사체는 2033년경 운용될 것으로 예상된다.

2024년 11월 중국은 창정 12호 로켓을 데뷔시켰으며, 그 후기 버전인 창정 12A호는 재사용 가능한 1단계를 갖도록 설계되었다. 2025년 1월, 창정 12A 1단계의 전신일 것으로 추정되는 룽싱-2(Longxing-2) VTVL 시연기가 고고도 준궤도 시험 비행을 수행했다. 이 테스트의 결과는 공개되지 않았다. 창정 12A호는 2025년 12월 23일에 첫 비행을 가졌다. 로켓은 성공적으로 궤도에 도달했으나 1단계는 착륙 시도 중 파괴되었다.

2025년 아리안스페이스는 아리안스페이스의 자회사인 마이아스페이스(MaiaSpace)가 개발 중인 마이아 로켓에서 파생된 액체 재사용 부스터(LRB)로 아리안 6의 고체 연료 소모성 부스터를 대체하여 아리안 6를 부분 재사용 가능하게 만드는 방안을 제안했다. 이 제안의 개발은 ESA의 BEST! 이니셔티브를 통해 자금을 지원받았다.

2025년 6월 일본 기업 혼다는 그리드 핀과 착륙 다리를 장착한 액체 로켓 시연기로 300미터 높이의 VTVL 비행에 성공했다.

2025년 9월 ESA는 이탈리아 기업 아비오에 재사용 가능한 상단 단계 시연기 개발을 시작하는 계약을 체결했다. 이후 2025년에 ESA는 이탈리아 기업 IDS와 재사용 로켓 단계 회수 선박 설계를 위한 관련 계약을 체결했다. 한편 아비오는 미래의 베가 넥스트(Vega Next) 로켓을 위해 그리드 핀과 같은 재사용 관련 기능을 갖춘 메탈록스 엔진의 FD1 및 FD2 로켓 시연기를 개발해 왔다.

2025년 10월 20일 중국 기업 랜드스페이스(LandSpace)는 부분 재사용을 목표로 하는 새로운 로켓 Zhuque-3의 정적 점화 테스트를 수행했다. 로켓의 1단계에는 그리드 핀, 공기역학적 샤인(chines), 착륙 다리가 장착되었다. 이후 10월에 그들은 로켓의 페이로드 페어링에 페이로드를 설치하는 등 수직 통합 리허설을 진행했다. 로켓은 2025년 12월 3일 성공적으로 발사되어 궤도에 도달했으나 1단계는 착륙 시도 중 파괴되었다.

2025년 11월 13일 블루 오리진의 뉴 글렌 로켓이 두 번째 비행에서 NASA의 쌍둥이 ESCAPADE 우주선을 화성으로 발사했다. 이후 로켓의 1단계는 대서양의 바지선 위에 성공적으로 착륙했다. 이로써 블루 오리진은 스페이스X에 이어 추진 착륙 방식으로 궤도급 부스터를 회수한 두 번째 기업이 되었다.

 재사용 가능 우주발사체 목록 
 현존 시스템 

+ 현존하는 재사용 가능 우주발사체 # 발사체 기관 재사용 가능 부품 발사 횟수 회수 횟수 재비행 횟수 지구 저궤도 (LEO) 페이로드 첫 발사 상태 1 우주왕복선  NASA궤도선13513313027,500 kg1981-04-12 Rowspan=2 사이드 부스터270266? 2 아레스 I  NASA1단계11025,400 kg2009-10-28  3팰컨 9  스페이스X1단계  17,500 kg (재사용 시)22,800 kg (소모 시) 2010-06-04 Rowspan = 2 페어링 절반 >486 >300  4 일렉트론  로켓 랩1단계6390325 kg (소모 시)2017-05-25  5 팰컨 헤비  스페이스X사이드 부스터221814~33,000 kg (모든 코어 재사용 시)63,800 kg (소모 시)2018-02-07 Rowspan=3 중앙 코어1100페어링 절반 >18 >300  6스타십 스페이스X1단계15,000 kg (Block 1)35,000 kg (Block 2)
100,000 kg (Block 3)

200,000 kg (Block 4)2023-04-20 rowspan=2 2단계 7 벌컨 센토  유나이티드 론치 얼라이언스1단계 엔진 모듈20027,200 kg2024-01-08 8 뉴 글렌 블루 오리진1단계21045,000 kg2025-01-16 9Zhuque-3 LandSpace1단계10018,300 kg (재사용 시)21,300 kg (소모 시)2025-12-0310창정 12A호 SAST1단계1009,000 kg (재사용 시)12,000 kg (소모 시)2025-12-23

 계획 중인 시스템 

+ 계획 중인 재사용 가능 우주발사체 발사체 기관 재사용 가능 부품 지구 저궤도 (LEO) 페이로드 발사 예정Tianlong-3 Space Pioneer1단계17,000 kg2026Kinetica-2 CAS Space1단계12,000 kg2026Pallas-1 Galactic Energy1단계5,000 kg2026Nebula 1 Deep Blue Aerospace1단계2,000 kg2026Blue Whale 1 페리지에어로스페이스1단계170 kg2026 뉴트론  로켓 랩1단계 (페어링 포함)13,000 kg (재사용 시)15,000 kg (소모 시)2026노바 스토크 스페이스완전 재사용3,000 kg (재사용 시)5,000 kg (2단계 소모 시)7,000 kg (완전 소모 시)2026Hyperbola-3 I-space1단계8,300 kg (재사용 시)13,400 kg (소모 시)2026Nebula 2 Deep Blue Aerospace1단계20,000 kg2026Gravity-2 Orienspace1단계17,400 kg (재사용 시)21,500 kg (소모 시)2026테란 R 렐러티비티 스페이스1단계23,500 kg (재사용 시)33,500 kg (소모 시)2026미우라 5호PLD Space1단계900 kg2026마이아MaiaSpace1단계500 kg (재사용 시)1,500 kg (소모 시)2,500 kg (3단계 장착 소모 시)2026 Tianlong-3H  Space Pioneer사이드 부스터68,000 kg (소모 시)2026중앙 코어Gravity-3 Orienspace1단계, 페어링30,600 kg2027창정 10A호 CALT1단계14,000 kg (재사용 시)18,000 kg (소모 시)2027아무르 로스코스모스1단계10,500 kg2030NGLV ISRO1단계14,000 kg2033창정 9호 CALT1단계 100,000 kg 20332단계Ariane Next아리안스페이스1단계미정2030년대베가 넥스트아비오미정미정2030년대

 재사용 가능 우주선 목록 

+ 재사용 가능 우주선 우주선 기관 발사체 발사 횟수 회수 횟수 재비행 횟수 발사 질량 첫 발사 상태 우주왕복선 궤도선  NASA우주왕복선135133130110,000 kg1981-04-12 부란  NPO-에네르기아에네르기아11092,000 kg1988-11-15 X-37  보잉아틀라스 V, 팰컨 9, 팰컨 헤비775 5,000 kg2010-04-22 드래곤  스페이스X 팰컨 9514930 12,519 kg2010-12-08  오리온  NASA 우주 발사 시스템220 10,400 kg (기계선 및 중단 시스템 제외)2014-12-05 스타라이너  보잉 아틀라스 V331 13,000 kg2019-12-20 중국 재사용 가능 실험 우주선  CASC 창정 2F32 알 수 없음 알 수 없음2020-09-04 드림 채이서  Sierra Space 벌컨 센토000 9,000 kg2026Space Rider ESA베가-C0004,900 kg2027 멍저우  CAST 창정 10A호00014,000 kg2027

 재사용 가능 준궤도 우주선 목록 

+ 재사용 가능 준궤도 우주선 # 우주선 회사 우주 도달 첫 발사 우주 발사 횟수 우주에서 회수 우주로 재비행 1 뉴 셰퍼드  블루 오리진 2015 27 26 22 완전 재사용 가능. 2024년 12월 기준 운용 중. 27회의 (성공적인) 우주 발사 중 3회는 고도 80km(USAF/NASA 기준 우주 경계) 이상 100km(국제 기준 우주 경계) 미만이었고, 24회는 고도 100km 이상이었다. 2 스페이스십투 (VSS Unity)  버진 갤럭틱 2018 12 12 11 완전 재사용 가능. 2024년 퇴역. 고도 80km(USAF/NASA 기준) 이상까지만 비행했으며 100km(국제 기준) 이상은 비행하지 못했다. 3 스페이스십원  모하비 에어로스페이스 벤처스/스케일드 컴포지츠 2004 3 3 2 완전 재사용 가능. 2004년 퇴역. 3회의 (성공적인) 우주 발사 모두 고도 100km(국제 기준) 이상이었다. 4 노스아메리칸 X-15  노스아메리칸/USAF/NASA 1962 13 12 11 완전 재사용 가능. 1968년 퇴역. 13회의 (성공적인) 우주 발사 중 2회는 고도 100km(국제 기준) 이상이었고, 11회는 고도 80km 이상 100km 미만이었다.

 각주 

 내용주

분류:재사용 가능 발사 시스템
분류:우주발사체
분류:로켓 추진