A launch vehicle is typically a rocket-powered vehicle designed to carry a payload (a crewed spacecraft or satellites) from Earth's surface or lower atmosphere to outer space. The most common form is the ballistic missile-shaped multistage rocket, but the term is more general and also encompasses vehicles like the Space Shuttle. Most launch vehicles operate from a launch pad, supported by a launch control center and systems such as vehicle assembly and fueling. Launch vehicles are engineered with advanced aerodynamics and technologies, which contribute to high operating costs.

An orbital launch vehicle must lift its payload at least to the boundary of space, approximately  and accelerate it to a horizontal velocity of at least . Suborbital vehicles launch their payloads to lower velocity or are launched at elevation angles greater than horizontal.

Practical orbital launch vehicles use chemical propellants such as solid fuel, liquid hydrogen, kerosene, liquid oxygen, or hypergolic propellants.

Launch vehicles are classified by their orbital payload capacity, ranging from small-, medium-, heavy- to super-heavy lift.

Mass to orbit
Launch vehicles are classed by NASA according to low Earth orbit payload capability:

Small-lift launch vehicle: <  - e.g. Vega
Medium-lift launch vehicle:  - e.g. Soyuz ST
Heavy-lift launch vehicle: >  - e.g. Ariane 5
Super-heavy lift vehicle: >  - e.g. Saturn V

Sounding rockets are similar to small-lift launch vehicles, however they are usually even smaller and do not place payloads into orbit. A modified SS-520 sounding rocket was used to place a 4-kilogram payload (TRICOM-1R) into orbit in 2018.

General information
Orbital spaceflight requires a satellite or spacecraft payload to be accelerated to very high velocity. In the vacuum of space, reaction forces must be provided by the ejection of mass, resulting in the rocket equation. The physics of spaceflight are such that rocket stages are typically required to achieve the desired orbit.

Expendable launch vehicles are designed for one-time use, with boosters that usually separate from their payload and disintegrate during atmospheric reentry or on contact with the ground. In contrast, reusable launch vehicles are designed to be recovered intact and launched again. The Falcon 9 is an example of a reusable launch vehicle. As of 2023, all reusable launch vehicles that were ever operational have been partially reusable, meaning some components are recovered and others are not. This usually means the recovery of specific stages, usually just the first stage, but sometimes specific components of a rocket stage may be recovered while others are not. The Space Shuttle, for example, recovered and reused its solid rocket boosters, the Space Shuttle orbiter that also acted as a second stage, and the engines used by the core stage (the RS-25, which was located at the back of the orbiter), however the fuel tank that the engines sourced fuel from, which was separate from the engines, was not reused.

For example, the European Space Agency is responsible for the Ariane V, and the United Launch Alliance manufactures and launches the Delta IV and Atlas V rockets.

Launch platform locations
Launchpads can be located on land (spaceport), on a fixed ocean platform (San Marco), on a mobile ocean platform (Sea Launch), and on a submarine. Launch vehicles can also be launched from the air.

Flight regimes

A launch vehicle will start off with its payload at some location on the surface of the Earth. To reach orbit, the vehicle must travel vertically to leave the atmosphere and horizontally to prevent re-contacting the ground. The required velocity varies depending on the orbit but will always be extreme when compared to velocities encountered in normal life.

Launch vehicles provide varying degrees of performance. For example, a satellite bound for Geostationary orbit (GEO) can either be directly inserted by the upper stage of the launch vehicle or launched to a geostationary transfer orbit (GTO). A direct insertion places greater demands on the launch vehicle, while GTO is more demanding of the spacecraft. Once in orbit, launch vehicle upper stages and satellites can have overlapping capabilities, although upper stages tend to have orbital lifetimes measured in hours or days while spacecraft can last decades.

Distributed launch
Distributed launch involves the accomplishment of a goal with multiple spacecraft launches. A large spacecraft such as the International Space Station can be constructed by assembling modules in orbit, or in-space propellant transfer conducted to greatly increase the delta-V capabilities of a cislunar or deep space vehicle. Distributed launch enables space missions that are not possible with single launch architectures.

Mission architectures for distributed launch were explored in the 2000s 
and launch vehicles with integrated distributed launch capability built in began development in 2017 with the Starship design. The standard Starship launch architecture is to refuel the spacecraft in low Earth orbit to enable the craft to send high-mass payloads on much more energetic missions.

Return to launch site 

After 1980, but before the 2010s, two orbital launch vehicles developed the capability to return to the launch site (RTLS).  Both the US Space Shuttle—with one of its abort modes—and the Soviet Buran
had a designed-in capability to return a part of the launch vehicle to the launch site via the mechanism of horizontal-landing of the spaceplane portion of the launch vehicle.  In both cases, the main vehicle thrust structure and the large propellant tank were expendable, as had been the standard procedure for all orbital launch vehicles flown prior to that time.  Both were subsequently demonstrated on actual orbital nominal flights, although both also had an abort mode during launch that could conceivably allow the crew to land the spaceplane following an off-nominal launch.

In the 2000s, both SpaceX and Blue Origin have privately developed a set of technologies to support vertical landing of the booster stage of a launch vehicle. 
After 2010, SpaceX undertook a development program to acquire the ability to bring back and vertically land a part of the Falcon 9 orbital launch vehicle: the first stage.  The first successful landing was done in December 2015, since then several additional rocket stages landed either at a landing pad adjacent to the launch site or on a landing platform at sea, some distance away from the launch site. The Falcon Heavy is similarly designed to reuse the three cores comprising its first stage. On its first flight in February 2018, the two outer cores successfully returned to the launch site landing pads while the center core targeted the landing platform at sea but did not successfully land on it.

Blue Origin developed similar technologies for bringing back and landing their suborbital New Shepard, and successfully demonstrated return in 2015, and successfully reused the same booster on a second suborbital flight in January 2016.  By October 2016, Blue had reflown, and landed successfully, that same launch vehicle a total of five times. It must however be noted that the launch trajectories of both vehicles are very different, with New Shepard going straight up and down, whereas Falcon 9 has to cancel substantial horizontal velocity and return from a significant distance downrange. 

Both Blue Origin and SpaceX also have additional reusable launch vehicles under development.  Blue is developing the first stage of the orbital New Glenn LV to be reusable, with first flight planned for no earlier than 2024. 
SpaceX has a new super-heavy launch vehicle under development for missions to interplanetary space. The SpaceX Starship is designed to support RTLS, vertical-landing and full reuse of both the booster stage and the integrated second-stage/large-spacecraft that are designed for use with Starship. Its first launch attempt took place in April 2023; however, both stages were lost during ascent.

See also 

 Air launch to orbit
 List of orbital launch systems
 Comparison of orbital launch systems
 List of canceled launch vehicle designs
 List of human spaceflights
 Timeline of spaceflight
 Rocket launch
 Space logistics
 Space exploration
 NewSpace

References

External links 
 Timelapse captured from a satellite of a rocket carrying 35 satellites

Space launch vehicles
Spaceflight
우주발사체(宇宙發射體, ) 또는 운반 로켓(運搬 -, )은 탑재물을 지구 표면으로부터 우주 공간으로 옮기는 데 사용되는 로켓을 말한다. '발사 시스템'에는 발사체, 발사대와 기타 시설들이 포함된다.
보통 탑재물로서 인공 위성이 궤도에 놓이지만, 일부 우주 비행은 궤도에 오르지 않거나 우주선으로 지구의 궤도로부터 완전히 벗어나기도 한다. 궤도에 오르지 않는 적재물을 운반하는 발사체를 '탐사 로켓' 또는 '관측 로켓'(sounding rocket)이라고도 한다.

유형 

한 차례만 사용되도록 설계된 1회용 발사체가 있다. 이는 통상적으로 적재물과 분리되며, 대기권에 재진입하면서 파괴·분산된다. 반면, 재사용 발사체는 손상 없이 다시 회수할 수 있도록 만들어져 이후의 발사에 다시 쓰이게 된다. 2013년 현재로서는 운용중인 재사용 발사체는 없으며, 최근까지 운용되던 미국의 우주 왕복선들은 모두 퇴역하거나 손실된 상태이다.2018년 기준으로는 space x 같은 기업들이 재사용 로켓을 종종 발사하고 있다. 대표적으로는 팰컨 헤비가 있다.
발사체는 종종 궤도에 올릴 수 있는 중량에 따라 특징이 정해진다. 예를 들면, 프로톤 로켓은 저궤도에 22톤을 올릴 수 있다. 또한, 발사체는 몇 개의 단계를 갖고 있는가에 따라 분류될 수 있다. 로켓은 5단까지 성공적으로 발사된 적이 있고, 하나의 단계를 갖는 발사체가 설계되기도 했다. 발사체는 고체 로켓 부스터(solid rocket booster, SRB)와 같은 여러 개의 보조추진 로켓부스터(rocket booster)로 보충되기도 하는데, 이들은 비행의 초기에 다른 엔진들과 함께 높은 추력을 공급한다. 보조추진로켓은 다른 엔진들의 크기를 줄여 각 단계의 연료 소모를 줄이고, 더 많은 중량을 적재할 수 있게 해 준다.

발사체에 관련하여 발사 국가나 우주국, 로켓을 제작한 회사, 컨소시엄 등이 보도에 종종 언급된다. 발사체들은 같은 이름을 사용하여 같은 계열임을 나타내기도 한다.

우주 엘리베이터와 같은 로켓을 사용하지 않는 발사가 구상 단계에 있다.

우주발사체와 대륙간 탄도 미사일의 차이

해설
원래 스푸트니크나 익스플로러나 모두 핵무기를 결합하면 핵미사일이 되는 대륙간 탄도 미사일로 발사한 인공위성이다. 즉, 우주발사체는 핵탄두를 결합하면 핵미사일이 되는 대륙간 탄도 미사일이다. 따라서, 이 양쪽의 기술을 엄밀하게 구별하는 것은 어렵다. 그런데 1966년 일본은 우주발사체의 발사를 시작해, 1970년에 람다 4S에 의해 인공 위성의 궤도투입에 성공했다. 일본이 자력으로 고체연료 로켓으로 인공 위성의 궤도투입에 성공한 것에 의해, 미국은 액체연료 로켓의 기술을 일본에 제공하게 되었다. 일본 이외의 우주 발사체를 보유하고있는 모든 국가는 탄도 미사일도 보유하고 있지만, 일본 만은 우주 발사체를 보유하면서 탄도 미사일을 보유하고 있지 않다. 일본이 탄도 미사일을 보유하는 것은 일본의 국내 정치 문제로 어렵지만, 기술적으로는 우주 발사체 기술을 전용하고 ICBM을 제조하는 것은 가능하다. 그러나 현재 우주 발사체와 탄도 미사일은 예전보다 기술적으로 분화가 진행되었기 때문에, 시스템의 규모, 비용, 생산과 발사 준비 태세, 내구성, 제어면에서 다른 면이 있어, 새로 개발할 필요가있다.

최신기술의 목표

우주 로켓의 최종 목표는 추력 (推力·Thrust, 단위는 뉴턴)와 비추력 (比推力·Specific impulse, 단위는 초)을 크게 늘려서, 인공위성 궤도에 올릴 수 있는 페이로드 중량을 최대로 늘리는 것이다. 반면에 ICBM의 최종 목표는 비추력을 올리는 것보다는 빠르게 발사하는 능력과 최초의 적의 공습에 살아남는 생존성이다. 이 차이점으로 인해, 차세대 우주 로켓이 극저온 연료(cryogenic fuel)를 사용하여 비추력을 극대화하는 것에 비해, 차세대 ICBM은 이동식에 고체 연료를 사용하게끔 개발 방향이 달라지게 된다. ICBM은 최소 시속 8000km, 인공위성 발사용 로켓은 시속 29,000km의 속도를 갖는다.

그러나, ICBM이 반드시 고체연료를 사용하는 것은 아니다. 소련의 ICBM의 상당수가 액체연료를 사용하였다. 일반적으로 액체연료는 발사 직전에만 연료를 주입해야 하며, 연료 주입 시간이 오래 걸리기 때문에 정찰위성에 포착된다. 그러나 액체연료라도, 하이드라진은 장기보존이 가능하므로, 소련의 탄도 미사일은 액체연료가 많다. 반면에, 고체연료는 일단 미사일을 제작, 배치해 놓으면, 발사버튼만 누르면 된다. 고체 연료는 액체 연료보다 강한 추력을 내는 것은 기술적으로 용이하지만, 비추력은 약하다.

발사 궤도
발사 이후 비행체의 궤적을 살펴보면 탄도 미사일인지, 위성발사체인지 쉽게 구분이 가능하다. 즉, 우주발사체는 수직으로 발사되고 탄도 미사일을 수직으로 발사되기는 하나 곧바로 30도 각도로 누워서 날아간다. 그래야 최대의 사거리를 낼 수 있다.

1998년 북한이 대포동 1호를 발사했을 당시, 한.미.일 3국은 북한이 장거리 탄도 미사일을 발사했다면서 맹비난하였다. 그러나, 후에 밝혀진 바에 의하면, 한미일 당국이 북한이 탄도 미사일이 아니라 인공위성을 발사했다는 사실을 즉시 확인할 수 있었다고 한다. 즉, 인공위성 발사시에는 로켓이 수직으로 상승하며, 탄도 미사일일 경우에는 지표면과 30도 각도로 누워서 비행하기 때문에, 발사 즉시 미사일인지 우주발사체(SLV: Space Launch Vehicle)인지를 쉽게 알 수 있다고 한다. 당시 대포동 1호는 수직으로 상승한 우주발사체였다고 한다.

사거리
미국의 타이탄 II 우주발사체 겸 ICBM은 LEO에 올리는 위성체의 중량이 3.6톤이며, 10,000km 사거리 미사일의 탄두는 3.7톤으로 알려져 있다. 즉, LEO에 올리는 인공위성 중량과 1만 킬로미터 사거리의 탄두 중량이 거의 같다.

세계의 최초 우주발사체 비교 
굵은 글씨는 현재도 발사 능력을 보유한 국가와 기관

과 는 선진적인 로켓 기술을 보유하고 있고, 이탈리아는 우주발사체 베가의 개발을 주도했지만, 유럽 우주국에서 개발했기 때문에 목록에 넣지 않는다. 도 선진적인 로켓을 보유하고 있으며 우크라이나의 기술이 한국의 30 톤급 엔진 개발의 기초가 된 구 소련의 능력을 상속하고 있기 때문에 순위에 넣지 않았다.

각주

같이 보기 
 우주발사체 목록
 KSLV-I 나로호
 KSLV-II 누리호
 KSLV-III
 KSLV-S

 
우주 개발