<p><span style="font-size:10pt;">NASA의 차세대 유인우주선 오리온 (Orion Spacecraft)에 대한 글은 많습니다만, 단순 소개를 넘어서 오리온 우주선의 핵심적인 기술사항에 대해 설명해보겠습니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:14pt;"><b>[ 오리온 우주선 개요 ]</b></span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;">현재 미국이 운용하고 있는 유인우주선은 없습니다. 러시아의 소유즈TMA, 중국의 선저우(</span><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">神舟) </span><span style="font-size:10pt;">우주선이 그나마 인류가 지금 사용하고 있는 유인우주선들 입니다. 선저우는 또 소유즈 우주선의 기술을 상당히 이전받아서 개발했으므로 소유즈의 아류작으로 봐도 무방합니다. 선저우는 소유즈에 비해 무게도 증가하고 기능은 추가되었습니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">미국은 머큐리(1인승) - 제미니(2인승) - 아폴로(3인승)에 이어 우주왕복선 오비터(2~11인승)를 사용하다가, 2011년 135번째 발사를 끝으로 우주왕복선도 은퇴했습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">그중에서 아폴로를 제외한 나머지 우주선들은 모두 지구저궤도(LEO : Low Eart Orbit)임무에 특화되었고 최대 1,000km 고도까지만 도달할 수 있었습니다. 아폴로 우주선 중에서 9대는 지구저궤도를 떠나서 달궤도까지 다녀온 심우주 우주선이며, 단 27명의 우주비행사들이 지구를 떠나본 사람들(2013년 기준, 532명의 우주비행사) 중에서 지구저궤도 너머까지 가본 사람들입니다. (Source : 영문Wiki)</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:9pt;line-height:16px;"><i>- 미국의 우주왕복선은 135회 발사되었고, 몇차례 2~6명이 탑승한것을 제외하면 대부분 7명이 탑승하는데 위 수치는 위키백과의 자료를 인용하였으나 다소 적어보입니다. 아마도 중복하여 여러번 우주에 갔던 사람을 계산한것으로 보이며, 달까지 갔던 사람은 아폴로 8호, 10호, 11~17호로 총 9회인데 8회로 설명되고 있습니다. (자료의 정확한 여부는 불분명함)</i></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">유인우주선이 지구저궤도를 떠나서 더 높은 고도, 또는 달이나 소행성탐사 등에 나서기 위해선 일반적인 유인우주선들과 기술적으로 큰 차이가 납니다. 소유즈나 우주왕복선을 달에 보냈다가 귀환시키는건 설령 충분한 추력이 뒷받침 되어도 불가능.</span></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">NASA는 우주왕복선의 은퇴에 즈음해서 차세대 주력 우주발사체 계획인 컨스텔레이션 계획을 추진했습니다. 그와 함께 달 재방문, 화성유인미션 등에 사용할 우주선으로 오리온 CEV (Crew Exploration Vehicle)를 개발하기 시작합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">하지만 엄청난 예산이 부담되었고, 금융위기 등으로 재정적자가 심해진 미국 정부는 기술적 난항까지 겹친 컨스텔레이션 계획을 중단하고 약간 규모를 줄인 스페이스런치시스템 (SLS : Space Launch System) 계획을 시작합니다. 오리온 우주선도 오리온 CEV에서 오리온 MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle)로 이름이 변경되며 몇가지 설계방향이 바뀝니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><b>- SLS계획에 대한 자세한 설명 :</b> </span><a target="_blank" href="http://blog.naver.com/chsshim/220304161102" target="_blank" style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;" class="con_link">http://blog.naver.com/chsshim/220304161102</a></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p align="center" style="text-align:center;"><span style="font-size:14pt;line-height:16px;"><b>[ Oriom MPCV의 구조 ]</b></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p></p> <div style="text-align:left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462318zktqNChmrs.jpg" width="740" height="416" alt="1.jpg" style="border:none;"></div> <div style="text-align:left;"><br></div> <p></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 MPCV는 위 그림과 같이 유인모듈(CM : Crew-Module)과 서비스모듈(SM : Service-Module)으로 구성되어 있습니다. 아폴로 우주선의 사령선(CM : Command-Module), 기계선(</span><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">SM : </span><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">Service-Module</span><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">)과 비슷한 구성이죠. 하지만 직경이 아폴로의 3.9m보다 큰 5m에 이르며 더 무겁고, 넓은 내부공간을 갖습니다. </span><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">당초 오리온 CEV는 약 5.5m 직경이 될 예정이었으나, 오리온 MPCV는 직경을 약간 줄였습니다. </span></p> <p><br class="Apple-interchange-newline"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 MPCV 우주선은 서비스모듈(귀환모듈 뒷쪽에 부착되어 각종 생명유지장치, 연료, 추진기관 등을 장착하는 모듈)을 독자개발 하려던것을 예산절감을 위해 NASA와 ESA(유럽우주국)가 제휴하여 ESA의 무인우주화물선 ATV의 서비스모듈을 사용하기로 했습니다. 그래서 당초 오리온 CEV에 비해 모습이 좀 바뀌었죠. 특히 인상적인 원형 태양패널이 ATV의 직사각형 태양패널로 바뀝니다. 서비스모듈은 계속 ATV것을 차용할지는 향후 불분명합니다만, 예산문제로 당분간 사용될 예정입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">원래 ATV 서비스모듈은 위 그림과 다르게 하단부에 커다란 직경의 엔진노즐이 존재하지 않고, 하단에 위치한 여러개의 RCS (Reaction Control System) 노즐로만 작은 전진추력을 낼 수 있습니다. 오리온 MPCV의 서비스모듈은 ATV의 그것을 사용하되 우주선 목적에 맞게 개량을 했습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462318qvLDfB199WaV7dwiGg.png" width="643" height="541" alt="2.png" style="line-height:16.3636360168457px;border:none;"></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 우주선의 서비스모듈에는 여러개의 자세제어용 RCS가 곳곳에 장착되어 있습니다. 위 그림에서 Maneuvering Thruster라고 표시된 것들이며, KN이하의 추력으로 무중력/진공상태에서 기체를 회전시키거나 이동시킵니다. 흔히 엔진은 큰 추력으로 가속을 할 때 쓰이지만 RCS는 초소형로켓이며 수백번 재점화가 가능해서 미세한 추력으로 우주공간에서 기체의 자세제어나 미세한 가속, 궤도수정에 쓰입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">기존 ATV의 아랫쪽에는 전진추력을 제공하는 RCS노즐이 여러개 배치되어 있었는데 그걸로 우주선에 쓰기엔 추력이 부족해서 더 큰 추력의 메인엔진에 해당하는 대형노즐이 부착됩니다. ATV는 지구저궤도권에서 우주정거장에 물자보급을 하는 용도라서 일단 위성궤도에 오른 후 작동하기에 전진 추력이 그다지 높을 필요가 없습니다. 오리온 우주선은 심우주에서 궤도를 급격하게 변경하는 등, 추력이 높아야 할 필요성이 있기에 추진기를 추가로 장착합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:10pt;line-height:1.5;">오리온 우주선의 유인모듈(CM)은 겉보기와 같이 처음부터 원추형이 아닙니다. 아래와 같이 승무원들이 활동할 수 있는 거주공간은 저런 틀속에 한정됩니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/14324623199if9p1ro5ai3JcDmVGg9.jpg" width="500" height="332" alt="3.jpg" style="line-height:16.3636360168457px;border:none;"></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:10pt;">그 틀 아래에 거대한 방열판(Reentry Heat Shield)를 부착하며 전체 윤곽을 고정하는 브라켓을 설치합니다. 그리고 우주선 몸통과 방열판, 브라켓의 틈새에 공간활용을 극대화하여 각종 장비와 물자(물, 음식, 산소공급장치 등)를 적재합니다. 유인모듈용 자세제어장치와 약간의 연료, 상단에는 감속용 낙하산과 메인 낙하산까지 포함합니다. 비행도중에 서비스모듈과 유인모듈은 차단되어 있기에 우주비행사들의 생존에 필요한 모든것은 유인모듈에 적재가 됩니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462319DpGBZwMrz2TFXmFeGVUut5x.jpg" width="650" height="294" alt="4.jpg" style="font-size:9pt;line-height:16.3636360168457px;border:none;"> </p> <p><br></p> <p><span style="font-size:10pt;">아래는 오리온 우주선의 방열판 입니다. 5m직경이며 내열필름이 벌집모양으로 얽힌 구조물이 내부에 들어갑니다.</span></p> <p><br></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462319sRdR6UszCwrl8UaTUMBieAYibJpI.jpg" width="550" height="366" alt="5.jpg" style="font-size:9pt;line-height:16.3636360168457px;border:none;"> </p> <p><br></p> <p><span style="font-size:10pt;">이제 방열판과 각종 장비가 적재되면 겉면에 보호막 타일(Back Shell)을 부착합니다. 타일은 마치 비늘처럼 촘촘히 연결하여 틈새가 없도록 합니다. 하단의 방열판은 대기권 재진입시 2,200~3,000도에 이르는 초고온의 마찰열을 견뎌내야 합니다. 그리고 측면 등의 보호막 타일도 역시 강한 마찰열과 압력에 견뎌내야 하며, 혹시라도 조금의 틈새가 있으면 그 틈으로 고온 플라즈마가 유입되어 폭발할 수 있으므로 매우 중요한 문제입니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462320hhiBSVJPYIztVVZ6YTqPIaKfz.jpg" width="576" height="502" alt="6.jpg" style="font-size:9pt;line-height:16.3636360168457px;border:none;"> </p> <p><br></p> <p><span style="font-size:10pt;">모든 작업이 완료된 오리온우주선 유인모듈은 아폴로 우주선의 사령선보다 더 큰 공간에 많은 물자와 장비를 탑재할 수 있어서 수십일간의 우주비행에서 4명의 우주비행사에게 생존을 보장해줍니다. 오리온 우주선 유인모듈은 화이트/블랙 두가지 버젼이 존재하며 초기에 테스트, 컨셉으로는 화이트 였지만 최근 EFT-1에서는 블랙 버젼이었습니다.</span></p> <p><span style="font-size:10pt;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462320K9FRAGA43hKKu4aOdnqQiI.jpg" width="626" height="417" alt="7.jpg" style="line-height:16.3636360168457px;border:none;"></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:10pt;">위 사진은 2014년에 실험성공한 EFT-1의 테스트용 오리온 CM 입니다. 이전의 대기권 낙하실험 등에서 쓰였던 오리온 CM의 하얀색과 달리 블랙 Back Shell을 부착한 그대로 모습으로 블랙버젼입니다. 표면이 약간 그을렸으며, 상단의 낙하산이 펼쳐지면서 커버가 날아간 모습입니다.</span></p> <p><br></p> <p><br></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:14pt;line-height:16px;"><b>[ 대기권 재진입 (Reentry) ]</b></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 MPCV 유인모듈은 서비스모듈에 마치 걸쇠 비슷한 고정장치로 단단히 연결되어 있습니다. 대기권 진입 직전에 분리가 되며 유인모듈의 측면에 있는 여러개의 RCS(자세제어용 소형로켓엔진)를 이용해서 방향을 전환하고, 서비스모듈로부터 멀리 떨어지도록 기동합니다.</span></p> <p><br></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462320E8HgtG6R5mc8lwjLT1xoXj3qp9.jpg" width="550" height="309" alt="8.jpg" style="line-height:16.3636360168457px;border:none;"></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">일단 대기권에 재진입하면 일반적인 우주선과 다르게 심우주에서 귀환하므로 속도가 더욱 빨라서 매우 고온의 마찰열이 발생합니다. 이걸 극복하기 위해 매우 튼튼한 구조와 겹겹이 둘러싼 쉴드 등으로 보호받습니다.</span></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><br></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">지구저궤도를 도는 우주선은 약 7.7~7.9km/sec의 속력으로 지구를 돌다가 재귀환시 대기권에 진입하면 중력가속도 영향으로 일시적으로 거의 8km/sec에 육박하는 속도로 낙하합니다. 100km 아래의 고도까지 내려오면 대기마찰로 마찰열과 플라즈마 현상이 발생하며 스페이스 셔틀의 경우 대기권 재진입시 마찰열이 최대 1,650도에 이릅니다.</span></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">하지만 달까지 갔다가 돌아오는 우주선은 속도 자체가 다릅니다. 아폴로 우주선은 11.2km/sec의 속도로 대기권에 재진입 하였으며, 빠른속도와 진입각도(속도에 비례하여 안전 진입각이 달라짐) 때문에 400km고도에서부터 대기마찰로 인한 고온, 플라즈마 현상이 발생했습니다. 그리고 재진입속도가 빠른 만큼 마찰열도 지구저궤도에서 돌아오는 우주선보다 높습니다.</span></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">아폴로 우주선의 경우에는 마찰열이 최대 2,750도에 도달하였습니다. 달궤도에서의 귀환이 이 정도이고 더 먼 화성 등에서 귀환시에는 속도가 더 빨라서 3,000도에 이를 것으로 보입니다. 우주선이 지구를 떠나 멀리 갈수록 가속도를 더 내야 하고, 그곳에서 돌아올때는 냈던 가속도가 그대로 환원되어 재진입 속도상승으로 이어지기 때문입니다.</span></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 우주선의 제작과정을 보면, 다양한 미션(지구 인근의 고궤도 미션, 달궤도 미션, 소행성 랑데뷰 미션 등) 상황에서 각기 달라지는 대기권 재진입 속도와 마찰열에 모두 대응할 수 있도록 매우 튼튼하게 설계되어 있습니다.</span></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p style="line-height:14.3999996185303px;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">우주왕복선, 소유즈우주선 등은 모두 지구저궤도 임무에 특화되었고 자체 추진력 또한 지구저궤도에서 간신히 이동할 수 있는 수준 입니다. 대기권 재진입시 내구성도 심우주귀환을 전혀 고려하지 않았기에 심우주까지 가려면 전면적인 재설계가 필요합니다.</span></p> <div><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></div> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:14pt;line-height:16px;"><b>[ 심우주 항해 ]</b></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">고도 2,000km를 넘어서서 높아질수록 지구자기장으로 인한 방사능이 극심한 밴 앨런대를 통과해야 하므로 우주비행사들의 안전문제도 대두됩니다. 지구 중력권을 벗어나서 심우주로 접어들수록 태양방사능, 우주방사능 등에 노출되는 정도가 높아집니다. 인류가 화성까지 유인우주탐사를 할때 가장 우려되는 점이 바로 장기간 많은 우주방사능에 노출되는것 입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 EFT-1 실험발사에서 5,800km의 높은 고도까지 상승했다가 다시 귀환한 이유는, 대기권재진입 속도를 높여서 내구성 테스트를 하는것 이외에 밴 앨런대를 통과하면서 우주선에 끼치는 방사능의 영향을 측정하는 것도 있습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462321fs73OgiiDASwgV5T45zthwcXN.jpg" width="600" height="250" alt="91.jpg" style="font-size:9pt;line-height:16.3636360168457px;border:none;"> </p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 우주선의 구조에서 보았듯, 다층으로 겹겹히 둘러싼 구조는 어느정도 심우주 방사능에 대비가 될것입니다. 오리온 우주선에 대한 공식 설명을 보면 심우주 방사능에 대한 점을 굉장히 강조하고 있습니다. 하지만 완벽한 차단은 불가능합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">과거 아폴로 우주선은 달을 정복하는것이 최우선 목적이었기에 심우주 방사능과 같은 위험요소는 간과 되었습니다. 그리고 미션 자체가 고작 8~9일에 불과해서 태양폭풍만 없으면 큰 지장이 없었습니다. 하지만 오리온 우주선은 수십일 이상의 장기 미션에 사용될 예정이므로 우주방사능 대비책이 더 절실합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:14pt;line-height:16px;"><b>[ 궤도항행 능력 ]</b></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 MPCV의 현재 알려지고 있는 자체 추진력은 1,340m/sec의 속도증분(델타브이, △V)을 독자적으로 보유합니다. 이것은 로켓 상단의 추가가속단(Upper Stage), 혹은 지구탈출속도가속단(EDS)가 분리된 직후 오리온 우주선의 서비스모듈로 낼 수 있는 추진력입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">소유즈TMA는 위성궤도에서 3단로켓이 분리된 후, 독자적으로 고작 400m/sec가 조금 안되는 추진력을 낼 수 있습니다. 우주왕복선도 비슷합니다. 오리온 우주선은 LEO미션용 우주선에 비해 상당히 높은 자체 추진력을 지녔음을 알 수 있습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">아폴로 우주선은 무거운 달착륙선까지 끌고가야 해서 더 높은 추진력을 지녔었습니다. 아래는 아폴로와 오리온의 비교.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"></span></p> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="border-width:1px 1px 0px 0px;border-top-style:solid;border-right-style:solid;border-top-color:#cccccc;border-right-color:#cccccc;" class="__se_tbl"><tbody><tr><td style="border-width:0px 0px 1px 1px;border-bottom-style:solid;border-left-style:solid;border-bottom-color:#cccccc;border-left-color:#cccccc;width:277px;height:25px;background-color:#ffffff;"> <p style="margin-left:80px;"><b><span style="font-size:10pt;">아폴로 우주선</span></b></p></td> <td style="border-width:0px 0px 1px 1px;border-bottom-style:solid;border-left-style:solid;border-bottom-color:#cccccc;border-left-color:#cccccc;width:260px;height:25px;background-color:#ffffff;"> <p style="margin-left:80px;"><b><span style="font-size:10pt;">오리온 우주선</span></b></p></td></tr><tr><td style="border-width:0px 0px 1px 1px;border-bottom-style:solid;border-left-style:solid;border-bottom-color:#cccccc;border-left-color:#cccccc;width:277px;height:70px;background-color:#ffffff;"> <p><span style="line-height:1.5;"> - 유인모듈 중량 : 5,806kg</span></p> <p> - 탑승정원 : 3명 (약 10일간의 생존물자 탑재)</p> <p><span style="line-height:1.5;"> - 서비스모듈 중량 : 24,523kg</span></p> <p> - 서비스모듈 속도증분(△V) : 2,804m/sec</p> <p><span style="line-height:1.5;"> - 총중량 : 30,329kg (달착륙선 제외)</span></p></td> <td style="border-width:0px 0px 1px 1px;border-bottom-style:solid;border-left-style:solid;border-bottom-color:#cccccc;border-left-color:#cccccc;width:260px;height:70px;background-color:#ffffff;"> <p> - 유인모듈 중량 : 8,913kg</p> <p> - 탑승정원 : 4명 (약 3주일간의 생존물자 탑재)</p> <p> - 서비스모듈 중량 : 12,337kg</p> <p> - 서비스모듈 속도증분(△V) : 1,340m/sec</p> <p> - 총중량 : 21,250kg</p></td></tr></tbody></table><p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">아폴로 우주선은 달천이궤도까지 3단로켓이 가속해준 이후에, 달에 도착해서는 25톤 중량의 달착륙선까지 포함해서 달위성궤도에 진입하기 위한 엔진연소까지 맡았으므로 기계선은 많은 연료와 함께 상당한 추진능력을 보유했습니다. 하지만 오리온 우주선의 달탐사 계획에서는 서비스모듈은 달에서 돌아올때만 엔진을 연소하므로 경량화 되었고, 만약 달착륙선이 사용된다면 달착륙선의 추진력으로 달 위성궤도에 진입할 것입니다. (컨스텔레이션 계획의 '알테어' 착륙선)</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 우주선의 스펙은 위에 설명한것처럼 딱히 정해진것은 아니고, 만약 지구저궤도 미션(우주정거장 긴급대피 등)에 사용시 큰 항행능력은 없어도 되므로 연료를 줄이고 대신 물자를 더 많이 탑재하며, 우주비행사들도 몇일간만 우주선에 머물기에 좌석을 늘려서 6인승으로 개조하게 됩니다. 지구저궤도 미션에 오리온 우주선을 쓰는건 낭비요소가 있지만 어쨌든 예상 미션의 하나이며 그럴 경우 우주선의 전체무게는 증가하게 됩니다. 그러나 이미 NASA의 민간용역 지구저궤도 유인우주선계획인 '우주택시'계획이 실행되었으며, 스페이스X의 드래곤V2 유인우주선의 경우 무려 7명의 우주비행사를 운송할 수 있습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:14pt;line-height:16px;"><b>[ 안전성 ]</b></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">NASA는 아폴로 우주선 당시 지상실험중 화재로 전소한 아폴로 1호를 제외하고는, 아폴로 13호의 사고에도 불구하고 인명피해는 겪지 않았습니다. 그뒤 우주왕복선이 20년간 135차례의 비행으로 미국의 유인우주비행 프로그램을 전적으로 소화할때 딱 두차례 사고가 있었고 그 사망자수는 무려 14명입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">이러한 우주비행사 인명피해는 무인로켓 발사실패와 달리 여론의 압박으로 우주프로그램에 심각한 지장을 주며, 우주왕복선의 안전성은 기존의 비상탈출로켓이 구조적으로 설치되지 못하는 점 때문에 비판받아 왔습니다. 오리온 우주선에서는 우주비행사의 안전성이 매우 강화되었고, 이를 위해 LAS(Launch Abort System)라는 새로운 비상탈출로켓시스템이 개발되었습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">LAS는 기존의 아폴로 우주선 비상탈출로켓(LES : Launch Escape System)보다 한층 발전된 것입니다. 아폴로 LES가 단순하게 사령선을 떼어내고 강력한 추력으로 비스듬하게 로켓 본체로부터 떨어진곳까지 날려보내는데 반해, 오리온 LAS는 위성궤도 진입직전까지 어느때고 사용이 가능하며 떼어낸 유인모듈(CM)을 로켓에서 거리를 벌린 후에 방향전환 및 안전하게 유인모듈이 착륙할 수 있도록 매우 복잡한 비행을 합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">아폴로 LES는 4톤 중량으로 5.8톤의 사령선을 운반하며, 1단로켓이 분리된 직후 분리하여 2단 연소중에 문제가 발생시 사용할 수 없었습니다. LAS의 무게는 7톤 중량으로 8.9톤의 유인모듈을 운반하며, SLS발사체가 위성궤도까지 오리온 우주선을 안착시키기 직전까지 부착되어 비록 발사체의 효율을 감소시키지만 우주선 독자항행 직전까지 언제든 로켓으로부터 탈출이 가능합니다. 무거운 비상탈출로켓을 위성궤도 직전까지 끌고가므로 전체 비용면이 더 들어가지만, 우주비행사의 안전성은 높아집니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><b>- 비상탈출시스템(LAS)에 대한 자세한 설명 :</b> <a target="_blank" href="http://blog.naver.com/chsshim/220289454215" target="_blank" class="con_link">http://blog.naver.com/chsshim/220289454215</a></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:14pt;line-height:16px;"><b>[ EFT-1 ]</b></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">NASA는 2014년 12월 5일, 오리온 우주선의 첫번째 발사테스트인 EFT-1 (Exploration Flight Test 1)을 실시합니다. 아직 전용 발사체인 SLS가 개발되지 못했으므로 미국이 현재 보유한 가장 큰 우주발사체인 델타-IV 헤비를 사용합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462321snGpthWoEcgPwa3ElwN3.jpg" width="740" height="416" alt="92.jpg" style="line-height:16.3636360168457px;border:none;"></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">EFT-1에 쓰인 오리온 우주선은 모든 기능이 작동하는게 아니라, 대기권 재진입과 착륙을 위한 테스트와 심우주 항해시 노출되는 환경 데이터를 얻기 위한 센서 등이 장착된 일종의 더미 기체입니다. 유인우주비행기능은 빠져있으며, 기본적인 기능만 테스트 했습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">EFT-1은 일단 지구저궤도(LEO) 하층부의 주차궤도(Parking Orbit)에 진입했으며, Delta IV Heavy로켓의 위성가속단(Upper Stage)을 마저 이용하여 궤도고점(AP)를 5,800km까지 올린뒤 곧바로 지구 대기권으로 진입합니다. EFT-1에서는 오리온 우주선의 독자적인 우주항해를 위한 서비스모듈이 모형만 부착되었습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462321jSQIDUlJA9ZTWW5RpwnTh3Un.jpg" width="550" height="412" alt="93.jpg" style="line-height:16.3636360168457px;border:none;"></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 EFT-1 테스트 기체는 5,800km까지 높은 고도를 지나면서 밴 앨런대를 통과하며 각종 데이터를 측정했고, 다시 지구 대기권에 재진입할때는 일반적인 LEO에서의 재귀환보다 빠른 8.9km/sec의 속도였기에 마찰열이 2,200도까지 상승합니다. 우주왕복선은 마찰열이 1,650도까지 상승하며, 아폴로 우주선의 귀환모듈은 2,750도 였습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><br></p> <p style="text-align:center;" align="center"><b><span style="font-size:14pt;">[ 향후 오리온 우주선의 미션들 ]</span></b></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">2018년 11월에는 SLS의 첫번째 시험발사와 함께, 오리온 MPCV의 거의 완성단계 버젼을 달선회궤도까지 보낼 예정입니다. 아폴로 계획에서는 아폴로 8호에 실제로 우주비행사를 태우고 달까지 보내서 한바퀴 돈 뒤에 그대로 지구로 돌아왔죠. 하지만 SLS 계획에서는 여타 발사실험 없이 첫번째 발사로 오리온 우주선을 달까지 보냅니다. (단, 사람은 탑승하지 않음)</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">이것은 테스트 기간을 최대한 줄이기 위한 고육지책이며, 한번에 많은 단계를 모두 테스트 하는것 입니다. 새로 개발된 발사체의 첫 실험발사, 개발도중인 우주선의 항행능력을 테스트하는 달선회, 심우주에서 귀환하면서 11.2km/sec의 빠른 속도로 대기권에 재진입하는 것에 대한 내구성 테스트, 7~9일이 걸리는 달왕복시 인체에 끼치는 영향을 측정.. 등등 많은것을 한꺼번에 합니다. 만약 SLS가 이륙 도중에 폭발하거나 하면 그 뒷단계 테스트 상당수 역시 같이 중단되는거죠.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201505/1432462356KjEgfpc599qzPnh29R.jpg" width="701" height="255" alt="94.jpg" style="font-size:9pt;line-height:16.3636360168457px;border:none;"><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"> </span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">이 계획은 EM-1 (Exploration Mission 1) 이라고 하며, 다소 무모해보이는 리스크가 큰 실험발사입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">만약 EM-1이 성공한다면 2021년에 진짜로 사람을 태우고, 미리 달궤도에 정착시킨 소행성까지 오리온 우주선이 가서 유인 소행성 탐사를 하는 EM-2 (Exploration Mission 2)가 진행될 예정입니다. 하지만 EM-1의 중간 단계에서 문제가 발생하면 추가의 테스트가 필요할 가능성도 있어서 지연될 수 있습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">이 모든 과정이 이미 개발한 기존의 우주선과 로켓기술을 상당부분 적용함에도 느리게 진행되는 결정적 요인은 바로 예산 문제입니다. 겨우 탄도미사일 수준의 로켓으로 사람이 준궤도비행을 한지 고작 8년만에 달까지 도달한 아폴로 계획의 속도에 비해, 10년이 넘게 느릿느릿 개발하면서 테스트도 변변치 못하게 지상실험 위주이며 발사체 실험은 다른 로켓으로 고작 한번만 했습니다. 정식 발사체 실험도 못했는데 빡빡한 테스트를 몰아서 하느라 우주선 테스트를 겸해서 아예 달까지 다녀오게 합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p style="text-align:center;" align="center"><span style="font-size:14pt;line-height:16px;"><b>[ 과연 SLS를 이용한 오리온 우주선의 달 재방문은 성사될 것인가? ]</b></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">현재 미국 우주로켓계의 가장 큰 문제점이 거대 군산복합체들이 독점하다시피한 현실과, 오랜 정부주도 방산무기 개발형식의 우주발사체-우주선 연구개발 관행입니다. NASA가 표면상 민간기구라고 해도 미정부의 예산을 받아서 쓰는 기관이기에 의회의 예산심의를 통과해야 하며, 사실상 정부 주도의 개발시 군산복합체들에게 목표를 제시하면 그것이 완성되던 안되던 연구기간에 따른 비용과 개발완료시 일정수량을 구매해서 수익을 보장하기 때문입니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">군산복합체들은 맘놓고 개발지연 등을 핑계로 예산을 타먹는거죠. 그래서 지금 미국의 전투기 개발사업(F-35)이나 고고도 요격무기(THAAD) 같은 것들은 상상을 초월하는 예산이 투입되고도 개발이 지연되지만 군산복합체의 로비와 지역구 이익이 달린 의회는 꼼짝없이 당하게 되었습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">미국의 주력 발사체 아틀라스-V와 델타-IV는 이미 너무 비싼 발사가격으로 미국의 우주프로그램에 장해물로 등장했습니다. 또한 SLS는 기본형 가격만 1회 발사에 약 6,000억원으로 예상되고 있으며, 오리온 우주선이나 기타 모듈을 부착시 그것의 비용까지 합치면 우주왕복선처럼 처음에는 저렴한 재활용 방식을 꿈꾸다가 나중에는 돈먹는 하마가 되는 전철을 따라 할 수 있습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">컨스텔레이션 계획이 취소되고 SLS계획으로 변경된 주원인도 기존 기술을 사용해서 쉽게 개발할 줄 알았던 아레스 발사체 시리즈가 개발사들이 자꾸 예산이 없다며 요구가 커지고, 다양한 버젼으로 인해 공유모듈의 비중이 줄어들어서 결국 몇가지의 완전히 새로운 발사체를 개발하는 양상이 되었기 때문입니다. 기술적 난항은 곧 돈의 문제였습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">SLS는 여러 버젼이 모두 똑같은 기본 베이스를 사용합니다. (아레스-IV를 모태로 함) 그럼에도 여전히 개발비용은 천문학적이며, 설령 개발완료 된다고 해도 1회 발사비용은 예상치를 웃돌 가능성도 큽니다.</span></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">이런 와중에 큰 변수가 하나 발생했습니다. SLS계획이 느리게 진전되고 있던 사이에 초스피드로 SLS의 성능과 운반중량에 근접하면서 가격마저 크게 낮춘 새로운 발사체 개발이 급진전 되었습니다. 정부-NASA-군산복합체로 연결된 커넥션에서 개발되어 오던 우주발사체/우주선이 완전한 상업 민간기업에 의해 개발되면서 SLS계획 자체의 존폐가 위협받게 된겁니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">이 문제는 '스페이스X의 팰컨 헤비 - 과연 SLS를 격추시킬 것인가?'라는 주제로 조만간 다시 설명하겠습니다. SLS의 실험발사보다 먼저 스페이스X의 팰컨 헤비가 실험발사될 예정이며, 만약 성공하고 추가로 재활용로켓기술과 몇가지 신기술 적용이 효율적인게 확인되면 SLS는 격추될 가능성이 있습니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">현재 우주산업은 단순하게 돈의 문제로 귀결되고 있습니다. 조금 더 성능이 좋은 SLS라고 해도, 똑같은 중량을 우주에 올리는데 비용이 3~4배 비싸다면 의회에서는 수천억원씩 낭비되는 SLS를 더 이상 고집하기 어려울겁니다. SLS는 70톤부터 최대 130톤까지의 중량물을 지구저궤도에 올릴 수 있는 버젼까지 개발될 예정 입니다. 하지만 팰컨 헤비는 기본형으로도 50여톤... 그리고 빠른 개발속도로 인해 100톤 가량의 중량물을 SLS보다 먼저 발사할 수 있을것으로 전망되기에 SLS가 특별히 더 뛰어난 발사체라고 보기도 어렵게 되고 있습니다. 130톤 페이로드의 SLS가 발사비용이 거의 1조에 육박하는게 당연하므로, 100톤을 2~3천억원대에 쏘아 올리는 발사체를 당해낼 수는 없겠죠.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">(어떤 추산으로는 SLS 블럭2 카고 130톤 페이로드 버젼은 1회 발사비용이 5조원을 넘을거란 전망도 있습니다..)</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">오리온 우주선 조차도 상당히 (상대적인) 고비용 저효율의 개발과정을 겪고 있습니다. 반면에 드래곤 V2나 보잉의 CTS 같은 유인우주선들은 매우 저렴합니다. 물론 심우주 항해능력이라는 특장점을 오리온 우주선이 갖췄기에 가격차이는 날 수 있다고 해도, 민간기업들은 그 장벽도 언젠간 허물어버릴 겁니다. 돈이 된다면 가격경쟁을 통해 쟁취하려는게 민간기업의 특성이기 때문이죠.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;">어느 나라던지 우주개발은 모두 정부주도로 진행됩니다. 그리고 그 과정에서 미국의 예처럼 관-독점기업의 유착으로 비용상승이 초래되기도 하며, 초기 개발방향에 따라서 일본처럼 비싼 로켓을 만들어서 애를 먹기도 하죠. 우리나라는 정부의 주도로 우주개발을 시작하고 있지만 개발방향은 특이하게 스페이스X와 거의 동일합니다. 이러한 조합이 과연 얼마나 효과적일지 향후 귀추가 주목되기도 합니다.</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><br></p> <p><span style="font-size:9pt;line-height:16px;">[ References ]</span></p> <p><span style="font-size:13.3333330154419px;line-height:16px;"><br></span></p> <p><span style="font-size:9pt;line-height:16px;">1. 영문 Wiki - Orion Spacecraf, Space Launch System, Orion Reentry, Orion Heat Shield</span></p> <p><span style="font-size:9pt;line-height:16px;">2. NASA (<a target="_blank" href="" target="_blank" class="con_link">www.nasa.gov)</a></span></p> <p><span style="font-size:9pt;line-height:16px;">3. </span><span style="font-size:9pt;line-height:16px;">space-cadetz.com</span></p> <p><span style="font-size:9pt;line-height:16px;">4. 구글 이미지검색</span></p>