탐사 시스템 아키텍처 연구

Exploration Systems Architecture Study
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탐사 시스템 아키텍처 연구(ESAS)는 2004년 1월 14일 조지 W. 부시 미국 대통령의 달 귀환 목표 발표에 대한 응답으로 2005년 11월 미국항공우주국(NASA)이 발표한 대규모 시스템 수준 연구의 공식 제목입니다.현재 우주 탐사를 위한 비전(및 일부 항공우주계에서는 비공식적으로 "달, 화성, 저 너머"로 불리지만, "저 너머" 프로그램의 구체적인 내용은 불분명하다.컨스텔레이션 프로그램은 2010년 오바마 행정부에 의해 취소되고 우주발사체(Space Launch System)로 대체되었으며, 이후 트럼프 행정부에 의해 2017년 아르테미스 프로그램으로 이름이 바뀌었다.

범위

마이클 그리핀 NASA 행정관은 전임자인 션 오키프가 설계한 원래 계획했던 승무원 탐사선(현 오리온 MPCV) 인수 전략에 많은 변경을 지시했습니다.그리핀의 계획은 경쟁하는 두 팀에 의해 병렬로 개발된 승무원 탐사선에 대한 이전 계획보다는 그가 행성학회를 위한 연구의 일환으로 개발한 디자인을 선호했다.이러한 변화는 탐사 시스템 아키텍처 [1]연구라고 불리는 내부 연구에서 제안되었고, 그 결과는 2005년 9월 19일 워싱턴 D.C.에 있는 NASA 본사에서 열린 기자 회견에서 공식적으로 발표되었습니다.

ESAS는 CEV의 개발을 가속화하고 프로젝트 컨스텔레이션의 구현을 위한 여러 가지 권고사항을 포함했다. 여기에는 2012년 초 승무원 CEV 비행 전략과 CEV 화물 버전을 사용하여 우주왕복선을 [2]사용하지 않고 국제우주정거장(ISS)을 정비하는 방법이 포함된다.

당초 디스커버리호의 비행 복귀 임무 이후 2005년 7월 25일 출시될 예정이었으나 계획 발표에 대한 검토가 미흡하고 [2]경영예산처의 반발이 있어 9월 19일까지 출시가 연기된 것으로 알려졌다.

셔틀 기반 발사 시스템

Sean O'Keefe의 초기 CEV "조달 전략"은 CEV 설계의 두 가지 "단계"를 보았을 것입니다.2005년 5월에 제출된 제안서는 CEV 설계의 1단계 부분에 포함될 예정이었으며, 2008년에 FAST라고 불리는 기술 시연용 우주선의 궤도 또는 궤도 준비행에 이어 실시될 예정이었다.프로그램 단계 2의 계약업체 1곳으로 다운셀렉트 되었습니다.CEV의 첫 번째 승무원 비행은 늦어도 2014년까지는 이루어지지 않을 것이다.숀 오키프 전 NASA 행정관이 선호했던 원래 계획에서 CEV는 보잉 델타 IV 헤비 또는 록히드 마틴 아틀라스 V 헤비 ELV와 같은 EELV(Evolutioned expendable launch vehicle (EELV)

그러나 NASA 관리자가 변경됨에 따라 Mike Griffin은 이 일정을 허용할 수 없을 정도로 느리다고 보고 폐지하고 2006년 초 단계2로 직행했습니다.그는 60일간의 내부 연구를 의뢰하여 셔틀에서 파생된 발사체로 CEV를 발사하는 것을 선호했던 개념(현재는 ESAS로 알려져 있음)을 재검토했습니다.게다가, 그리핀은 작년에 발표된[when?] 원래 계획의 많은 측면을 가속화하거나 변경할 계획을 세웠다.2008년 CEV 비행 대신, NASA는 2006년 CEV 프로그램의 2단계로 이동했으며, CEV 비행은 이르면 2011년 [citation needed]6월에 시작될 것이다.

그 공학적 안전 설비 작동 계통 두shuttle-derived 발사 차량의 개발에 대한 지금은 없어진 콘스텔 레이션 프로그램을 지원하기 위해;라고 불리는[3]한 파생에서 우주 왕복선의 고체 연료 로켓 부스터는이 될 것 지금은 취소된 아레스 섬에 이 전투 공병 차량 및 인라인을 들어올리는 차량을 사용해 SRBs와 왕복선의 외부 연료 탱크에 힘을 지구 Depa.rtu아레스 V로 알려진 re Stage 및 달 표면 접근 모듈(이 설계는 우주 발사 시스템에 재사용되었습니다).화물 셔틀 유도 발사체(SDLV)의 성능은 LEO(Low Earth Orbit)까지 125에서 130 미터 톤이 될 것이다.SDLV를 사용하면 EELV 옵션보다 기동당 페이로드가 훨씬 커집니다.

새턴 V, 우주왕복선 및 3개의 우주왕복선 파생 발사체(SDLV) 비교.

승무원들은 CEV에서 우주왕복선의 고체 로켓 부스터의 5개 세그먼트 파생 모델과 우주왕복선의 외부 탱크를 기반으로 한 새로운 액체 추진제 상단 스테이지 위에 발사될 것이다.원래 우주왕복선 메인 엔진 1개로 구동되던 것이 나중에 Saturn IB와 Saturn V 로켓에 사용되는 S-IVB 상단부에 사용되는 J-2 로켓 엔진(J-2X로 알려진)의 현대화되고 업그레이드된 버전으로 바뀌었다.이 추진기는 25톤까지 지구 저궤도에 올릴 수 있을 것이다.이 부스터에는 이미 사람이 [citation needed]지정한 구성 요소가 사용됩니다.

화물은 우주왕복선의 무거운 리프트 버전으로 발사될 것이며, 우주왕복선은 부스터 위에 탑재물을 탑재할 "인라인" 부스터가 될 것이다.인라인 옵션은 원래 코어 스테이지에 5개의 일회용 SSME를 탑재하였으나, 나중에 5개의 RS-68 로켓 엔진(현재 델타 IV 헤비 로켓에 사용 중)으로 변경되었으며, 더 높은 추력과 더 낮은 비용으로 코어 전체 직경을 약간 증가시켜야 했다.두 개의 확대된 5분할 SRB는 RS-68 엔진이 지구 출발 단계(EDS)로 알려진 로켓의 두 번째 단계와 페이로드(payload)를 LEO로 추진하는 데 도움이 될 것이다.LEO까지 약 125톤을 운반할 수 있으며, 발사당 비용은 5억 4천만 달러로 추정되었다.

Kennedy 우주 센터의 인프라는 VAB(Vehicle Assembly Building)와 Shuttle 발사대 LC-39A, 39B를 포함하여 유지되고 미래의 거대 발사체의 필요에 맞게 조정되었다.새 패드 LC-39C는 이후 새턴 IB가 초기 아폴로 지구 궤도 [citation needed]임무에 사용한 인근 케이프 커내버럴 공군기지에서 LC-34 또는 LC-37A 패드를 부활시키거나 LC-39D를 제작할 수 있는 옵션으로 소형 발사체를 지원하기 위해 제작되었다.

CEV 설정

ESAS는 2014년까지 유인 CEV를 비행하는 전략을 제안했고 달에 대한 달 궤도 랑데부 접근법을 승인했다.CEV의 LEO 버전은 승무원 4명에서 6명을 ISS로 실어 나른다.CEV의 달 버전은 4명의 승무원을 태울 것이고, 화성 CEV는 6명을 태울 것이다.화물은 러시아 프로그레스 화물선과 유사한 미조립형 CEV로 운반될 수도 있다.록히드 마틴은 NASA에 의해 CEV의 계약자로 선정되었다.2014년 첫 비행(EFT-1), 2022년 첫 승무원 비행(Artemis 2) 및 2024년 첫 달 착륙 비행(Artemis 3)으로 오리온 MPCV가 될 것이다.ISS 승무원들이 상업용 승무원 프로그램에 의해 이송되는 가운데 심우주 임무를 지원하기 위해 제작된 것은 단 한 가지 버전뿐이었다.

CEV 재진입 모듈의 무게는 아폴로 명령 모듈의 거의 두 배인 약 12톤이며, 아폴로처럼 생명 유지 및 추진 서비스 모듈(유럽 서비스 모듈)에 부착될 것이다.CEV는 우주왕복선처럼 리프팅 본체나 날개 달린 차량이 아닌 바이킹 형태의 방열판을 가진 아폴로 같은 캡슐이 될 것이다.그것은 러시아의 소유즈 우주선과 비슷하게 물이 아닌 육지에 착륙할 것이다.이것은 무게를 줄이기 위해서만 스플래시다운으로 바뀔 것이며, CST-100 스타라이너는 육지에 착륙한 최초의 미국 우주선이 될 것이다.확인된 착륙 가능 지역은 캘리포니아의 에드워즈 공군 기지, 네바다의 카슨 플랫스(카슨[4] 싱크), 워싱턴 주의 모세 호수 주변 지역이었다.서해안에 착륙하면 대부분의 재진입 경로가 인구 밀집 지역이 아닌 태평양 상공을 비행할 수 있게 된다.CEV는 사용 후 폐기되는 (Apollo와 유사한) 애블 차폐를 사용하며, CEV 자체는 약 10회 재사용할 수 있다.

우주왕복선이 퇴역하면 2010년까지 가속 달 탐사 개발이 시작될 예정이었다.달 표면 접근 모듈과 헤비 리프트 부스터(아레스 V)는 동시에 개발되어 2018년까지 비행 준비가 될 것이다.최종 목표는 2020년까지 달 착륙을 달성하는 것이었으며, 아르테미스 프로그램은 현재 2024년에 달 착륙을 목표로 하고 있다.LSAM은 아폴로 달 탐사선보다 훨씬 더 클 것이며 달 전초기지를 지원하기 위해 달 표면까지 23톤의 화물을 운반할 수 있을 것이다.

아폴로 LM과 마찬가지로 LSAM은 착륙을 위한 하강 단계와 궤도로 복귀하기 위한 상승 단계를 포함할 것이다.4명의 승무원은 상승 단계에서 탈 것이다.상승 단계는 달 궤도로 돌아가기 위해 메탄/산소 연료로 구동된다(산소/메탄 로켓 추진의 초기 단계 때문에 나중에 액체 수소와 액체 산소로 변경).이것은 같은 착륙선의 유도체를 미래의 화성 임무에 사용할 수 있게 하는데, 그곳에서 ISRU라고 알려진 과정으로 화성 토양에서 메탄 추진체가 생산될 수 있다.LSAM은 약 일주일간 달 표면에서 4명의 승무원을 지원하고 달 표면을 탐사하기 위해 첨단 탐사선을 사용할 것이다.LSAM에 의해 운반되는 엄청난 양의 화물은 달 기지를 지원하고 많은 양의 과학 장비를 달 표면에 가져오는 데 매우 유익할 것이다.아르테미스는 CLPS 프로그램에 따라 달 전초기지에 대한 지원 장비를 제공하기 위해 별도로 발사된 착륙선을 사용할 것이다.

달 탐사선

달 임무 프로파일은 지구 궤도 랑데부 및 달 궤도 랑데부(LOR) 접근법의 조합이었다.첫째, LSAM과 EDS는 무거운 리프트의 셔틀 파생 차량(아레스 V) 위에 출시될 것이다.EDS는 Saturn V 로켓에 사용되는 S-IVB 상부 스테이지의 파생 모델로 SRB에서[citation needed] 파생된 부스터에 사용되는 것과 유사한 단일 J-2X 엔진을 사용합니다(원래는 핵심 스테이지용 RS-68 엔진은 NASA가 한 개만 사용할 수 있습니다).그 후 승무원들은 SRB에서 파생된 부스터(Ares I)를 타고 CEV로 발사될 것이고, CEV와 LSAM은 지구 궤도에 도킹할 것이다.그리고 나서 EDS는 그 복합체를 달에 보낼 것이다.LSAM은 이 복합단지를 달 궤도에 진입시킬 것이다(1960년대와 1970년대에 실패한 소련의 달 탐사 시도의 블록 D 로켓과 유사). 여기서 4명의 우주 비행사들은 달 표면으로의 강하를 위해 LSAM에 탑승할 것이다.LSAM의 일부는 장기 전초기지 설립을 시작하기 위해 화물을 남겨둘 수 있다.

LSAM과 달 CEV는 모두 4명의 승무원을 태울 것이다.모든 승무원이 달 표면으로 내려올 것이고 CEV는 [5]점령되지 않을 것이다.달 표면에서 시간을 보낸 후, 승무원들은 LSAM의 상승 단계에서 달 궤도로 돌아간다.LSAM은 CEV와 도킹합니다.승무원들은 CEV로 돌아가서 LSAM을 버리고, CEV의 엔진은 승무원들을 지구로 향하게 할 것이다.그리고 나서 아폴로처럼, 서비스 모듈은 버려지고 CEV는 3개의 낙하산 시스템을 통해 착륙할 것이다.

궁극적으로 NASA가 후원하는 달 전초기지가 달 남극 근처에 건설될 것이다.그러나 이 결정은 아직 내려지지 않았으며 탐사 프로젝트에 대한 잠재적인 국제적, 상업적 참여 여부에 따라 달라질 것이다.아르테미스 프로그램은 2028년까지[citation needed] 작은 국제 달 전초기지를 세우기를 희망한다.

화성까지 확장

확장 가능한 CEV와 메탄 연료 엔진을 탑재한 착륙선의 사용은 화성 임무에 대한 의미 있는 하드웨어 테스트가 달에서 이루어질 수 있다는 것을 의미했다.최종적인 화성 임무는 2020년 경에 상세하게 계획되기 시작할 것이며 달 ISRU의 사용을 포함할 것이며 또한 "접속 등급"이 될 것이다. 즉, 금성 통과를 하는 대신 화성 표면에서 20-40일을 보내는 대신, 승무원들은 화성으로 직접 가서 화성을 탐사하는 데 약 500-600일을 소비할 것이다.

비용.

ESAS는 2025년까지의 유인 달 탐사 프로그램의 비용을 NASA의 현재 예상 탐사 예산보다 70억 달러 많은 2170억 달러로 추산했다.

ESAS의 제안은 원래 NASA의 다른 프로그램들을 크게 줄이지 않고 기존의 NASA 자금만을 사용하여 달성할 수 있다고 말했지만, 곧 더 많은 돈이 필요하다는 것이 명백해졌다.Constellation의 지지자들은 이것을 Shuttle 프로그램을 가능한 한 빨리 끝내기 위한 정당화라고 여겼고, NASA는 2010년에 Shuttle과 ISS에 대한 지원을 모두 끝내는 계획을 실행했다.이는 두 프로그램의 계획보다 약 10년 빠른 것이므로 상당한 삭감으로 간주되어야 한다.이는 미국이 약속을 지키지 않고 있다는 국제 파트너들의 강한 반발과 ISS에 대한 투자가 낭비될 것이라는 의회의 우려를 낳았다.

비판

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2006년 4월부터 최초의 ESAS 연구의 실현 가능성에 대한 비판이 있었다.이것들은 대부분 메탄-산소 연료 사용을 중심으로 이루어졌다.NASA는 원래 달이나 화성의 토양에서 "광산"될 수 있기 때문에 이 결합을 추구했는데, 이것은 이러한 천체에 대한 임무에 잠재적으로 유용할 수 있는 것이다.그러나 이 기술은 비교적 새롭고 검증되지 않았다.그러면 프로젝트에 상당한 시간이 걸리고 시스템에 상당한 무게가 실리게 됩니다.2006년 7월, NASA는 전통적인 로켓 연료로 계획을 변경함으로써 이러한 비판에 대응했다.그 결과, 프로젝트의 중량이 감소해,[6] 프로젝트의 기간이 단축되었습니다.

그러나 ESAS에 대한 일차적인 비판은 안전성과 비용의 추정에 기초했다.저자들은 델타 IV 중량의 실패율을 추정하기 위해 타이탄 III와 IV의 발사 실패율을 사용했다.타이탄은 초기 ICBM에서 파생된 핵심 단계를 대형 고체 연료 부스터와 초기에 개발된 수소 연료 상부 단계와 결합했다.그것은 복잡한 차량이었고 비교적 높은 고장률을 보였다.이와는 대조적으로, 델타 IV 헤비는 액체 추진제만을 사용한 "클린 시트" 설계로 여전히 사용 중입니다.반대로, 셔틀 SRB의 고장률은 아레스 I의 고장률을 추정하는데 사용되었지만, 챌린저 상실에 따른 발사에 대해서만 고려되었고, 셔틀 SRB에 유도 또는 롤링 제어 시스템이 포함되어 있지 않더라도 각 셔틀 발사는 아레스 I의 두 번의 성공적인 발사로 간주되었다.

델타 IV는 현재 케이프 커내버럴 공군기지 37단지에서 발사되고 있으며, 제조사인 유나이티드 론치 얼라이언스는 그곳에서 인간 비행을 할 것을 제안했다.그러나, 비용 추정에서, ESAS는 모든 경쟁 설계는 Launch Complex 39에서 출시되어야 하며, 차량 조립 건물, 이동식 발사대 플랫폼 및 패드 A와 B를 이를 수용하기 위해 수정해야 한다고 가정했다.LC-39 시설은 콤플렉스 37의 최신 시설보다 훨씬 크고 복잡하며 유지비가 비싸 수평으로 통합되어 연료 공급 없이 수송되는 델타에는 전혀 적합하지 않습니다.이 가정은 보고서에서 정당화되지 않았으며, 델타 IV의 예상 운영 비용을 크게 증가시켰다.마지막으로, 2011년 델타 IV에 오리온의 미완성 테스트를 추가하기로 한 결정은 이것이 불가능하다는 ESAS의 결론과 명백히 모순된다.

미국 우주 비행 계획 위원회 검토

주요 기사:미국 우주 비행 계획 위원회 검토

미국 우주 비행 계획 위원회 검토(Review of United Status Space Flight Plans Committee, HSF Committee, Augustine Committee, 또는 Augustine Committee)는 과학기술 정책국(OTP)의 요청에 따라 NASA가 소집한 단체로, "활력하고 지속 가능한 경로"를 달성하기 위한 미국의 우주 비행 계획을 검토하였다.우주에서 가장 오래된 포부입니다."리뷰는 2009년 5월 7일 OSTP에 의해 발표되었다.NASA가 우주왕복선을 폐기하기로 계획한 이후 인간의 우주 비행 선택권을 다루었다.요약 보고서는 2009년 9월 8일 OSTP 디렉터 John Holdren, 백악관 과학기술정책실(OSTP) 및 NASA 관리자에게 제출되었습니다.검토와 관련된 추정 비용은 3백만 달러가 될 것으로 예상되었다.위원회는 180일 동안 활동하기로 예정되어 있었고, 보고서는 2009년 10월 22일에 발표되었습니다.

위원회는 9년 된 Constellation 프로그램이 예정보다 너무 늦고, 자금이 부족하며, 예산이 초과되어 목표 달성이 불가능하다고 판단했다.오바마 대통령은 2010년 예산에서 이 프로그램을 사실상 취소했다.이 프로그램의 구성 요소 중 하나인 오리온 선원 캡슐은 비상시 러시아 소유즈호의 지구 귀환을 보완하기 위한 구조 수단으로 다시 추가되었다.

인간 우주 비행을 위해 제안된 "최종 목표"는 (1) 물리적 지속 가능성과 (2) 경제적 지속 가능성의 두 가지 기본 목표를 요구하는 것으로 보인다.위원회는 세 번째 목표를 추가한다: 주요 국가 목표를 달성하는 것이다.여기에는 국제 협력, 신산업 개발, 에너지 자립, 기후변화 감소, 국가 위신 등이 포함될 수 있다.따라서 이상적인 목적지는 생명을 유지하기 위한 물(호흡을 위한 산소, 로켓 연료를 위한 산소와 결합하기 위한 수소)과 같은 자원과 우주 건설에 가치가 있을 수 있는 귀금속 및 기타 자원(예: 소행성 참조)을 포함해야 한다. 채굴)

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Crew Exploration Vehicle Procurement". NASA. Archived from the original on 2008-04-03. Retrieved 2008-03-26.
  2. ^ a b "NASA Studying Unmanned Solution to Complete Space Station as Return to Flight Costs Grow". spaceref.com. Retrieved 2008-03-26.
  3. ^ "NASA Plans to Build Two New Shuttle-derived Launch Vehicles". spaceref.com. Retrieved 2008-03-26.
  4. ^ "Surface Landing Site Weather Analysis for NASA's Constellation Program" (PDF). Retrieved 2011-06-24.
  5. ^ "Remarks for AIAA Space 2005 Conference & Exhibition" (PDF). NASA. Archived from the original (PDF) on 2005-09-08. Retrieved 2008-03-26.
  6. ^ "NASA makes major design changes to CEV". nasaspaceflight.com. Archived from the original on 2008-02-03. Retrieved 2008-03-26.

외부 링크

Wikinews 관련 뉴스: