롤아웃 태양열 배열

ROSA(Roll Out Solar Array)와 그보다 큰 버전의 ISS Roll Out Solar Array(iROSA)는 Redwire가 설계하고 개발한 우주선을 위한 가볍고 유연한 전원입니다.^[1]

이 새로운 형태의 태양열 어레이는 훨씬 적은 질량으로 기존의 태양열 어레이보다 훨씬 더 많은 에너지를 제공합니다.^[2]인공위성에 전력을 공급하기 위해 사용되는 전통적인 태양 전지판은 부피가 크고, 무거운 전지판은 기계적인 경첩을 사용하여 함께 접혀 있습니다.공간 제한 페이로드는 필요에 따라 그 질량과 부피가 제한되기 때문에 ROSA는 20% 더 가벼워지고(325kg(717lb)),^[3] 동일한 성능의 리지드 패널 어레이의 부피는 4분의 1입니다.^[4]

ROSA는 측정 테이프가 스풀에서 풀리는 방식과 동일하게 작동하는 유연하고 롤러블한 태양열 어레이입니다.새로운 태양열 어레이 디자인은 훨씬 적은 질량과 부피로 발사를 위한 소형 실린더를 형성하며, 잠재적으로 상당한 비용 절감과 위성의 전력 증가를 제공합니다.ROSA는 전기를 생산하는 태양광 전지의 줄을 지지하는 유연한 재료로 만들어진 중심 날개를 가지고 있습니다.날개의 양쪽 측면에는 배열에 지지력을 제공하기 위해 날개 길이를 통해 연장되는 좁은 암이 있는데, 이를 고장력 복합 붐이라고 합니다.그 붐은 딱딱한 복합 재료로 만들어진, 평평하게 그리고 길게 말려진, 갈라진 튜브처럼 보입니다.배열을 펼 때 모터가 필요하지 않습니다.이는 각 붐이 코일 형상에서 직선 지지 암으로 전환될 때 방출되는 붐에 저장된 전위 에너지를 사용하여 이루어집니다.태양 날개는 그 구조물의 양 끝에 존재하는 롤링 붐의 변형 에너지로 인해 전개됩니다.

특허

브라이언 R.스펜스와 스티븐 F.White는 2010년 1월 21일에 Roll Out Solar Array의 아이디어를 특허 받은 최초의 사람입니다.^[5]그들은 2014년 4월 1일 이 작품에 대한 특허를 받았습니다.^[5]

역사

ROSA 테스트 미션

NASA는 2010년대 내내 지구의 진공 챔버에서 ROSA 기술을 시험했고, 2017년 6월 18일 우주에서 시험하기 시작한 유망한 결과에 만족했습니다.ROSA는 6월 3일 스페이스X CRS-11에 탑승하여 발사되었습니다.^[3]2017년 6월 17일부터 18일까지 주말 동안 지상의 엔지니어들이 스페이스X 드래곤 재보급선에서 ROSA(Roll Out Solar Array) 실험을 추출하기 위해 국제 우주 정거장의 로봇 캐나암2를 원격으로 작동시켰습니다.관측 후 그 메커니즘은 지구로 다시 회수될 계획이 없었습니다.태양열 배열은 6월 18일 1.6미터 너비의 날개 양쪽에 팽팽한 붐을 일으키며 펼쳐졌습니다.^[6]나사는 일주일 동안 지속적인 실험을 하고 그 결과를 관찰하기로 결정했습니다.엔지니어들은 태양열이 ISS의 궤도를 통해 극심한 온도 변화에 노출되었을 때 태양열의 행동을 관찰했습니다.또한 구조 하중에 대한 배열의 반응을 평가하기 위해 진동과 진동이 기계적으로 도입되었습니다.^[7]실험 후, 지상 제어기는 태양 전지판을 보관된 구성에서 잠글 수 없었습니다.따라서 태양열 배열은 12일간의 실험 후, 6월 30일 국제 우주 정거장에서 발사되었습니다.^[8]

iROSA 2B/4B

2021년 6월, 국제 우주 정거장의 P6 트러스 마스트 캔에 2개의 새로운 태양열 iROSA 패널이 설치되었습니다.^[9]이 두 번의 작업은 각각 6시간이 걸렸고, 우주 비행사 쉐인 킴브로와 토마스 페스케에 의해 세 번의 우주 유영에서 수행되었습니다.^[10]^[11]^[12]^[13]새로운 배열은 낮 궤도 동안 총 120 킬로와트의 추가 증강 전력을 방송국에 제공하기 위한 것이었습니다.^[14]^{[needs update]}

iROSA 3A/4A

2022년 12월 3일, 탐험대 68의 승무원 조쉬 카사다와 프랭크 루비오는 iROSA를 S4 트러스 구간의 어레이 3A에 설치하고 미국 전력 시스템에 연결했습니다.우주 유영자들은 볼트를 풀고 케이블을 설치했으며 17:37 GMT에 배열이 배치되어 전력을 공급받고 있습니다.선행 작업의 일환으로 다음 우주 유영을 위해 P4 트러스 세그먼트에 4A 어레이를 준비하고, S6 세그먼트에 1B 어레이를 다운시키고, P4 전자 상자에 토크를 파괴하고, 탐험의 다섯 번째 우주 유영이 끝날 때 짝짓기 할 트러스를 따라 케이블을 설치했습니다.^[15]우주 유영은 카사다의 슈트에 전원이 들어오지 않아 지연에 직면했습니다.문제 해결 단계가 수행되었고 카사다의 슈트에 동력이 회복되어 우주 유영을 계속할 수 있었습니다.닉 헤이그는 우주 유영의 지상 지원 통신원이었습니다.^[16]^[17]2022년 12월 22일, 카사다와 루비오의 다음 우주 유영 동안, 다른 iROSA는 이전의 4A 태양열 어레이 위에 설치되었습니다.^[18]

iROSA 1A/1B

2023년 6월 9일, NASA의 우주비행사 스티브 보웬과 워런 호버그는 우주정거장의 퀘스트 에어록을 빠져나와 우주정거장의 S4 트러스 구간의 1A 전력 채널에 업그레이드된 iROSA를 설치했습니다.보웬과 호버그는 Canadarm2의 도움을 받아 호버그가 태양열 어레이를 픽업하기 전에 볼트를 제거하고 롤러를 배치하고 케이블을 설치했습니다.그리고 나서 두 명의 우주 비행사들은 그것을 S4 트러스의 1A 태양열에 설치했습니다.배열은 UTC 16:32에 배치되었고 전력을 공급받는 것으로 보고되었습니다.^[19]^[20]2023년 6월 15일, 보웬과 호버그의 다음 우주 유영 동안, 다른 iROSA는 S6 트러스 구간의 구형 1B 태양열 위에 설치되었습니다.^[21]^[22]

iROSA 2A/3B

7번째와 8번째인 iROSa의 최종 세트는 2025년에 P4와 S6 트러스 부분의 2A와 3B 전력 채널을 보강하기 위해 ISS로 보내질 계획입니다.^[23]

적용들

ISS의 기존 통합 트러스 구조 태양열 배열 날개의 태양광 전지는 15년의 사용 수명으로 설계되어 시간이 지남에 따라 점차적으로 성능이 저하되었습니다.특히 2000년과 2006년에 P6 및 P4 트러스를 출시한 첫 번째 어레이에서는 이러한 점이 두드러집니다.

2021년 6월 초부터 2023년 6월 초까지 스페이스X CRS-22, CRS-26, CRS-28에 탑재된 스페이스X 드래곤 2 화물 버전의 트렁크에서 iROSA로 알려진 세 쌍의 스케일업 버전이 발사되었습니다.^[24]네 번째 쌍은 2025년에 발사될 예정입니다.^[23]기존 날개의 절반 폭인 이 배열체들은 길이의 절반에서 3분의 2 사이의 날개 중앙 부분을 따라 배치되고, 그들의 평면은 기존 태양 배열체의 평면 위에서 10° 각도로 캔팅됩니다.^[25]^[14]

2021년 2월 말 익스페디션 64의 승무원들은 iROSA의 지지 브래킷을 솔라 어레이 윙을 고정하는 P6 트러스 마스트 캔에 설치하는 작업을 시작했습니다.^[26]^[14]6월 초에 첫 번째 어레이 쌍이 전달된 후,^[12] 6월 16일 탐험 65의 멤버 Shane Kimbrough와 Thomas Pesquet에 의해 우주 유영이 성공적으로 이루어졌습니다. 하나의 iROSA 어레이를 P6 트러스의^[27] 2B 전원 채널과 마스트 캔에 배치한 후, 우주복 컴퓨터가 오작동하고 iROSA가 배치에 기술적인 문제에 직면할 때까지.7시간 15분 동안 우주 유영이 조기에 끊어지고 있는 것입니다.^[28]^[29]6월 20일과 25일에 걸쳐 6시간 28분에서 6시간 45분 사이의 우주 유영을 두 번 더 실시한 결과 킴브로와 페스케는 첫 번째 iROSA의 배치와 4B 전력 채널 및 마스트 캔에 두 번째 iROSA의 설치 및 배치를 완료했습니다.^[29]^[29]^[9]^[10]^[13]

두 번째 iROSA 어셈블리 쌍은 나중에 P4 트러스에 설치되었습니다.2021년 8월 24일 탐사대 65의 우주비행사 호시데 아키히코와 마크 반데 헤이가 이전 브라켓 설치를 진행할 예정이었습니다.^[30]^{[needs update]}그것은 반데 헤이가 "작은 의학적 문제들"에 부딪힌 후 9월로 연기되었습니다.^[31]그는 토마스 페스케로 대체되었습니다.우주 유영은 2021년 9월 12일에 시작되었고 6시간 45분동안 지속되었습니다.^[32]2022년 11월 26일 스페이스X CRS-26에 탑재되어 발사되었습니다.^[24]2022년 12월 3일, 탐험대 68의 승무원 조쉬 카사다와 프랭크 루비오는 S4 세그먼트의 3A 전원 채널과 마스트 캔, P4 세그먼트의 4A 전원 채널과 마스트 캔에 어레이를 설치하기 위한 우주 유영을 시작했습니다.^[33]^[25]그들은 12월 22일에 설치를 마쳤습니다.^[18]

2023년 6월 5일 스페이스X CRS-28에 탑재되어 발사되었습니다.^[34]^[35]2023년 6월 9일, 탐험대 69명의 승무원 스티븐 보웬과 워렌 호버그는 S4 세그먼트의 1A 전원 채널과 마스트 캔, S6 세그먼트의 1B 전원 채널과 마스트 캔에 어레이를 설치하기 위한 우주 유영을 시작했습니다.^[19]^[36]그들은 6월 15일에 설치를 마쳤습니다.마지막 iROSa 쌍인 7번째와 8번째는 2025년에 P4와 S6 트러스 부분의 2A와 3B 전력 채널에 설치될 계획입니다.^[23]

달 게이트웨이의 동력 및 추진 요소와 이중 소행성 리디렉션 테스트(DART) 임무는 태양 전기 추진력을 공급하기 위해 ROSA 기술을 사용했습니다.

DART의 ROSA는 우주선이 우주를 항해하고 디디모스 소행성계에 도달할 수 있도록 해주었습니다.유연하고 롤러블한 모듈형 날개는 iROSA보다 공간이 더 가볍고, 더 콤팩트하며, 더 단단했습니다.각 배열은 길이가 28피트(8.53m)에 이를 정도로 천천히 펼쳐집니다.DART는 새로운 배열을 비행한 최초의 탐사선으로, 향후 임무에 사용할 수 있는 길을 닦았습니다.Redwire는 2021년 5월에 ROSA를 APL에 전달하고 몇 주 동안 APL 팀과 긴밀히 협력하여 우주선에 조심스럽게 설치했습니다.2021년 8월 13일에 설치가 완료되었습니다.^[37]

각 DART 태양광 어레이의 일부는 현재의 태양광 어레이 기술보다 3배 이상의 전력을 제공하는 매우 고효율의 SolAero Inverted Metamorphic MultiJunction(IMM) 태양 전지와 반사형 집광 장치를 갖춘 Transformation Solar Array 기술을 보여주도록 구성되어 있습니다.^[38]^[39]