우주 왕복선: 최초의 재사용 가능한 우주선

궁극의 시험 비행: NASA

NASA의 컬럼비아 궤도선은 1981년 4월 12일 NASA 최초의 셔틀 비행인 STS-1을 타고 하늘로 발사됩니다. 54시간 임무를 지휘한 것은 당시 신인 비행사였던 로버트 크리펜과 함께 우주비행사 베테랑 존 영이었다. (이미지 제공: NASA.)



NASA의 우주 왕복선은 세계 최초의 재사용 가능한 우주선이었습니다. 로켓처럼 발사되었다가 글라이더처럼 지구로 돌아왔고, 긴 콘크리트 활주로에 비행기처럼 착륙했습니다. 위성과 같은 대형 탑재체를 궤도로 운반하고 필요한 경우 수리를 위해 다시 가져오도록 설계되었습니다.



우주 왕복선 Enterprise(우주에 가지 않음)를 사용한 시험 비행에 이어, 최초의 우주 왕복선 임무인 STS-1이 1981년 4월 12일 궤도선 Columbia에서 발사되었습니다. 마지막으로 비행한 셔틀은 2011년 7월 STS-135 임무를 수행 중인 아틀란티스였습니다. 우주 왕복선은 두 가지 큰 재난을 겪었습니다. 1986년 1월 28일 (챌린저) 및 2003년 2월 1일(콜럼비아); 14명의 우주비행사들이 두 번의 임무에서 사망했습니다.

우주 왕복선의 가장 큰 기여는 인간 건강, 공학 및 기타 문제에 대해 매년 수백 건의 과학 실험을 수행하기 위해 오늘날 궤도에 남아 있는 국제 우주 정거장을 건설하는 것이었습니다. 이 프로그램은 또한 허블 우주 망원경의 발사 및 수리, 러시아 우주 정거장 미르 방문, 수많은 위성 및 탐사선 발사, 수천 시간의 기초 과학 실험 수행으로 기억됩니다.



NASA의 Launch Pad 39A에서 발사되는 STA(Shuttle Training Aircraft)의 창을 통해 우주 왕복선 아틀란티스가 보입니다.

우주 왕복선 아틀란티스가 2011년 7월 8일 플로리다주 케이프 커내버럴에서 STS-135 임무를 수행하기 위해 NASA의 케네디 우주 센터에 있는 발사대 39A에서 발사될 때 셔틀 훈련 항공기(STA)의 창을 통해 보입니다. 사명.(이미지 크레디트: NASA/Dick Clark)

우주 왕복선 요소 및 발사

공식적으로 우주 운송 시스템이라고 불리는 우주 왕복선은 세 가지 주요 구성 요소로 구성되었습니다. 인포그래픽: NASA의 우주 왕복선 — 위에서 아래로 ]:

  • 발사 중 대부분의 셔틀 추진력을 제공한 2개의 고체 로켓 부스터
  • 발사 중 3개의 주 엔진에 연료를 공급하는 거대한 녹색 외부 탱크
  • 승무원실, 페이로드 베이 및 3개의 주 엔진을 포함하는 궤도선.



고체 로켓 부스터(SRB)는 우주선을 궤도에 진입시키는 데 필요한 추가 추력을 제공하기 위해 비행의 처음 2분 동안 작동했습니다. 약 45km 상공에서 부스터는 외부 탱크에서 분리되어 낙하산을 타고 대서양으로 내려갔습니다. 선박은 그것들을 회수했고 재사용을 위해 개조했습니다.

각 부스터에는 우주 비행을 위해 개발된 것 중 가장 큰 고체 추진 모터가 들어 있었습니다. 각 모터에는 백만 파운드 이상이 들어 있습니다. (450,000kg) 추진제, 고체 혼합물 과염소산암모늄 및 알루미늄 American Chemistry Council에 따르면 연소 반응을 돕는 산화철 촉매와 모든 구성 요소를 함께 고정하는 '결합제' 물질이 있습니다. 전체 혼합물은 연필 지우개의 일관성을 가지고 있습니다. 과염소산암모늄은 또한 미군이 로켓, 폭발물, 플레어 및 탄약에 사용합니다.

15층 높이의 녹 색 외부 탱크는 재사용되지 않은 유일한 셔틀 구성 요소였습니다. 그것은 발사 중에 셔틀의 주 엔진에 500,000갤런 이상의 연료(액체 산소 및 액체 수소)를 공급했습니다. 탱크는 또한 우주 왕복선 구조의 '중추'였습니다. 로켓 부스터와 궤도선을 지원했습니다.



외부 탱크는 발사부터 발사까지 재사용되지 않은 우주 왕복선의 유일한 부분이었습니다. 역할을 했다

외부 탱크는 발사부터 발사까지 재사용되지 않은 우주 왕복선의 유일한 부분이었습니다. 발사 당시 우주 왕복선의 '가스 탱크' 역할을 했습니다. 비워지면 이 거대한 주황색 탱크는 나머지 장치에서 분리되어 지구로 떨어졌습니다.(이미지 제공: NASA)

고체 로켓 부스터가 분리된 후, 궤도선은 외부 탱크를 지구에서 약 113km까지 운반했습니다. 연료가 소모되면서 탱크는 분리되어 계획된 궤적을 따라 떨어졌습니다. 대부분은 대기에서 타버렸고 나머지는 바다로 떨어졌다.

궤도선은 대부분의 사람들이 '왕복선'으로 생각하는 구성 요소입니다. 사람들을 우주로 데려가 다시 데려온 것은 시스템의 심장과 두뇌였으며 실제 우주선이었습니다. 궤도선은 DC-9 항공기와 거의 같은 크기였습니다. 길이는 122피트(37미터)이고 날개 길이는 78피트(23미터)였습니다. 전방 동체에 위치한 승무원 구획은 일반적으로 7명의 우주비행사를 태우지만 때때로 더 적은 수의 승무원을 태웠습니다. 우주왕복선 임무를 위한 가장 큰 승무원 규모는 8명의 우주비행사였습니다.

중앙 동체에는 60피트(18미터) 페이로드 베이와 로봇 팔이 있습니다. 이 만에는 인공위성, 전체 실험실을 포함하는 모듈 및 국제 우주 정거장용 건축 자재를 보관할 수 있습니다. 후미 동체에는 궤도 기동 시스템, 주 엔진 및 수직 꼬리가 있습니다. 셔틀의 기수와 동체 후미에 위치한 더 작은 추진기는 작은 비행 조정에 사용되었습니다.

간략한 개발 이력

우주 왕복선은 재사용 가능한 우주선을 개발하기 위한 여러 노력의 결과로 탄생했습니다. 1950년대의 X-15 프로그램은 우주선 비행 아이디어를 테스트했습니다. 미 공군은 1960년대에 반 재사용 가능한 우주선에 대한 연구도 수행했습니다. NASA는 1968년에 통합 발사 및 재진입 차량(ILRV)에 대한 작업을 시작했으며 1969년까지 우주 왕복선의 개발은 당시 대통령인 Richard Nixon의 승인을 받았습니다.

우주 왕복선 프로그램의 원래 비전은 필요에 따라 위성을 배치하고 수리하기 위해 매우 자주(한 달에 여러 번) 우주로 발사되는 차량을 개발하는 것이었습니다. 군대도 개발에 적극적으로 참여했으며 더 큰 군용 위성을 수용하기 위해 설계 단계에서 셔틀의 페이로드 베이(위성으로 장비를 운반함)가 확장되었습니다.

구체적으로, 국립정찰국은 탑재체 베이를 확장하고 궁극적으로 우주선이 극지 임무를 수행할 것을 요청했으며, 이는 위성이 아래의 전체 지구 표면을 볼 수 있는 데 적합합니다. 공군은 극궤도 임무를 위해 캘리포니아 반덴버그에 발사대를 건설했지만 1986년 챌린저호 참사 이후 이 아이디어는 포기되었습니다. 1980년대에 여러 차례의 군용 셔틀 임무가 수행되었지만 챌린저호의 폭발 이후 연습이 줄어들고 중단되었습니다. .

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우주 왕복선 활동

우주 왕복선 프로그램의 초기에는 실험을 관리하기 위해 민간인을 불러모으고 민간인과 군대에 위성을 배치하는 임무가 포함되었습니다. 우주비행사들은 유인기동장치(Manned Maneuvering Unit)와 같은 대담한 장비를 테스트했는데, 이는 승무원들이 셔틀을 묶지 않은 채로 두고 수리를 위해 위성을 집어들 수 있게 해주는 일종의 제트 배낭입니다. 다른 인공위성은 로봇 팔인 Canadaarm을 사용하여 캡처 및/또는 배치되었습니다.

이러한 활동은 1986년 챌린저 우주왕복선 폭발 이후 크게 줄어들었으며 우주왕복선이 1년에 몇 번만 발사될 수 있다는 것이 분명해졌습니다. 우주비행사들이 위험한 우주유영을 하고 있다는 우려가 있었다. 또한 군용 위성은 점차적으로 일회용 로켓으로 이동하여 더 저렴한 비용으로 더 자주 발사할 수 있습니다.

그러나 우주 왕복선 임무에서 변하지 않은 것은 실험을 수행하는 것이었습니다. 우주 왕복선 프로그램의 30년 동안 약 355명의 개별 우주비행사와 우주비행사들이 우주 왕복선을 발사, 착륙 또는 둘 다 사용했습니다. 그들은 우주에서 인간부터 인간에 이르기까지 모든 종류의 과학을 조사하는 작업에 총체적으로 수천 시간을 투자했습니다. 건강에서 공학으로 천문학에서 동물 연구로.

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우주 왕복선은 1994년과 1998년 사이에 러시아 우주 정거장 미르까지 11번 비행했으며 7명의 미국 우주비행사들이 우주 정거장에 장기 체류했습니다. 이것은 1975년 아폴로-소유즈 임무 이후 러시아와 미국 간의 최초의 주요 우주 협력이었습니다. 소련의 미국인과 우주비행사들이 우주에서 며칠 동안 도킹한 것입니다. 1991년 소련이 붕괴된 후 NASA는 미르 셔틀로 시작하여 국제 우주 정거장 프로그램으로 계속되는 러시아와의 협력에 동의했습니다.

아마도 셔틀이 수행한 가장 유명한 작업은 국제 우주 정거장을 건설하기 위해 우주 비행사, 부품 및 장비를 모으는 것이었습니다. 우주 정거장을 완성하는 데 13년이 걸렸고 수십 번의 셔틀 임무가 필요했습니다. 정거장에 정박한 총 셔틀 임무 수는 37개였으며, 이는 셔틀의 총 임무 135개 임무의 3분의 1 이상이었습니다.

2011년 7월 우주왕복선 아틀란티스호가 우주왕복선 프로그램의 마지막 비행에서 본 국제우주정거장.

2011년 7월 우주왕복선 아틀란티스호가 우주왕복선 프로그램의 마지막 비행에서 본 국제우주정거장.(이미지 제공: NASA)

수백 시간의 우주 비행사 우주 유영 외에도 우주 왕복선 자체가 기여한 주요 구성 요소에는 유럽 콜럼버스 연구소, Harmony 노드, Tranquility 노드, 일본 Kibo 연구소, 태양 전지 패널, 에어록 및 우주선에 사용되는 Canadarm2 로봇 팔이 포함됩니다. 정박. 우주 왕복선은 또한 운동 장비, 과학 선반, 화장실, 그리고 물론 신선한 음식을 포함하여 실내에 필요한 필수 장비를 운반했습니다.

우주 왕복선은 허블 우주 망원경을 반복적으로 성공적으로 수리한 것으로도 잘 알려져 있습니다. 망원경은 1990년 4월 25일 우주 왕복선 디스커버리 임무 STS-31 중에 배치되었습니다. 불행히도 망원경의 거울에 결함이 발견되어 천체 관측 능력이 크게 저하되었습니다. NASA는 1993년 12월 후속 서비스 임무인 STS-61을 배치했습니다. 우주 비행사는 초점 보정 시스템을 포함한 여러 장비를 설치하여 성공을 완료했으며 초기 허블 발사의 당혹스러운 후 세계적인 찬사를 받았습니다.

NASA는 이후 1997년(STS-82), 1999년(STS-103), 2002년(STS-109)에 서비스 임무를 수행했습니다. 마지막 서비스 임무는 컬럼비아 재해 이후 우주비행사 안전에 대한 우려로 2003년 처음에 취소되었습니다. 허블은 국제 우주 정거장과 다른 궤도에 있기 때문에 우주 왕복선이 손상될 경우 승무원은 정거장에 대피할 수 없었습니다.

천문학자들은 허블의 수명이 끝나는 시점과 2010-11년에 발사될 예정이었으나 2021년에 발사될 예정인 제임스 웹 우주 망원경의 작업 시작 사이에 너무 큰 간격이 있을 것이라고 우려했습니다. 과학자, 대중 및 의회의 항의에 따라 NASA 관리자인 Sean O'Keefe는 2004년에 결정을 재검토하겠다고 말했습니다. 새로운 관리자인 마이클 그리핀(Michael Griffin)이 2005년에 도착하여 2008년 서비스 임무를 승인했습니다. 서비스 임무는 궤도에서 실패한 장치를 교체하는 데이터 처리 장치를 추가하기 위해 2009년(STS-125)으로 연기되었습니다. 이 임무는 큰 성공과 국제적 주목을 받으며 실행되었으며 허블은 2018년 현재 건강 상태를 유지하고 있습니다.

우주 왕복선

셔틀 프로그램에는 5개의 우주 왕복선과 테스트 궤도선 Enterprise가 있었습니다. 다음은 각각에 대한 몇 가지 주목할만한 사실입니다.

셔틀 프로그램은 대부분 우주에서 진행되었지만, 기업 1977년에 착륙 테스트를 위해 제작되었으며, 이전의 NASA와 비행 날개 우주선에 대한 군사 작업을 더욱 발전시켰습니다. Enterprise는 택시 작업으로 시작하여 여러 번의 무료 비행과 착륙에 이르기까지 일련의 엄격한 테스트를 성공적으로 수행했습니다. Enterprise는 여러 국가로의 친선 여행에 배치된 후 Smithsonian Institution의 자산이 되었습니다. 일시적으로 버지니아 주 페어팩스에 있는 스미소니언 국립 항공 우주 박물관의 Stephen F. Udvar-Hazy 공항 별관에 전시되었다가 2012년에 뉴욕시에 있는 Intrepid Sea, Air and Space Museum으로 영구적으로 옮겨졌습니다.

콜롬비아 (1981-2003):이것은 우주를 비행한 최초의 우주 왕복선이었습니다. 열 차폐 및 자동 착륙 시스템의 초기 문제를 처리하는 여러 테스트 비행을 수행했습니다. 운영 임무는 1982년에 시작되었습니다. 주요 임무 활동에는 Spacelab, Chandra X-Ray Observatory 배치 및 Hubble Space Telescope 서비스가 포함되었습니다. 마지막 임무인 STS-107은 2003년 2월 1일 착륙 중 우주왕복선이 대기권에서 파열되어 7명의 승무원이 사망하면서 비극적으로 종료되었습니다. 원인은 이륙 중 외부 탱크에서 떨어진 거품 조각이 날개에 부딪혀 구멍이 생긴 것으로 추적됐다. 컬럼비아호가 사망한 후 우주 왕복선 프로그램에 몇 가지 설계 변경이 있었으며 발사 후(우주 비행사가 우주에 있는 동안) 타일을 살펴보는 새로운 검사 절차가 고안되었습니다.

도전자 (1983-1986):Challenger는 원래 테스트 차량으로 제작된 후 우주 비행을 위해 업그레이드되었습니다. 주요 임무 이정표에는 최초의 추적 및 데이터 중계 위성(이 셔틀은 Mission Control과 연락을 유지하는 데 사용) 발사, 최초의 미국 여성 우주비행사(Sally Ride) 비행, 최초의 아프리카계 미국인 비행(Guion Bluford) 및 위성의 첫 번째 우주 비행사 수리(Solar Maximum Mission 위성). 셔틀은 1986년 1월 28일 임무 STS-51L 이륙 중 폭발하여 탑승한 7명의 우주비행사 전원이 사망했습니다. 기술적 원인은 외부 부스터 로켓 봉인 실패로 추적되었지만 셔틀 프로그램이 자주 발사되도록 하는 광범위한 압력을 포함하여 관리적 원인도 비난받았습니다. 재난은 설계 변경, 셔틀 프로그램의 안전 검토(및 변경), 셔틀 발사 빈도의 영구적인 감속을 촉발했습니다.

발견 (1984-2011): 1984년 디스커버리의 첫 번째 임무인 STS-41D는 연료 밸브 문제로 인해 패드 중단을 겪었지만 몇 주 후 임무를 안전하게 발사하고 3개의 통신 위성을 발사했습니다. 우주선 중 가장 많은 39개의 임무를 수행했으며 허블 우주 망원경, 태양에 묶인 율리시스 우주선 및 상부 대기 연구 위성이 출시된 주요 탑재물 중 일부입니다. 심지어 77세의 나이에 수성 우주비행사 존 글렌(John Glenn)도 비행하여 지금까지 우주를 비행한 가장 나이 많은 사람이 되었습니다. 디스커버리호는 챌린저호와 컬럼비아호 재해 이후 '비행 복귀' 임무를 수행한 최초의 셔틀이기도 합니다. 2011년 마지막 비행 후 퇴역했으며 현재 버지니아 주 페어팩스에 있는 스미소니언 국립 항공 우주 박물관의 Stephen F. Udvar-Hazy 공항 별관에 전시되어 있습니다.

아틀란티스 (1985-2011):이 셔틀의 첫 번째 임무는 1985년의 비밀 군사 임무였으며 오늘날에도 자세한 내용이 알려져 있지 않습니다. 다른 활동에는 한 임무에서 3개의 통신 위성을 궤도에 올려놓는 것, 금성을 향해 마젤란 우주선을 발사하는 것, 목성을 향해 갈릴레오 탐사선을 발사하는 것, 셔틀-미르 프로그램의 대부분의 임무를 비행하는 것, 마지막 우주 왕복선 임무를 비행하는 것이 포함됩니다. 2011년 STS-135). 이 셔틀은 퇴역했으며 현재 플로리다주 케이프 커내버럴에 있는 케네디 우주 센터 근처 케네디 우주 센터 방문자 콤플렉스에 전시되어 있습니다.

노력 (1992-2011): 엔데버호는 1986년에 폭발한 챌린저 우주왕복선을 대체하기 위해 다른 우주왕복선의 예비 부품으로 제작되었습니다. 1992년 엔데버호의 첫 번째 임무인 STS-49에서 승무원들은 하드호를 데려오기 위해 최초의 3인 우주유영을 수행했습니다. 수리를 위해 페이로드 베이에 Intelsat VI 위성을 잡습니다. 엔데버호는 과학적으로 지향된 여러 임무를 수행했으며 국제 우주 정거장 조립에 참여한 최초의 셔틀이었습니다. 2011년 마지막 임무 이후 Endeavor는 퇴역했으며 현재 캘리포니아 과학 센터에 전시되어 있습니다.

demokratija.eu 기고가인 Elizabeth Howell의 추가 보고. 이 기사는 demokratija.eu 참조 편집자 Vicky Stein에 의해 2021년 1월 26일에 업데이트되었습니다.