센타우르
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1. 개요
센타우르는 무게를 줄이고 성능을 극대화하기 위해 설계된 스테인리스강 추진제 탱크를 기반으로 하는 로켓 상단이다. 1개 또는 2개의 RL10 엔진을 사용하며, 임무에 따라 최대 12번까지 재시동이 가능하다. 현재 아틀라스 V에 사용되는 센타우르 III와 벌컨 센타우르에 사용되는 센타우르 V의 두 가지 변형이 운용 중이다. 센타우르는 액체 수소와 액체 산소를 사용하며, 다양한 발사체에 사용되어 왔다.
더 읽어볼만한 페이지
- NASA의 우주발사체 - 타이탄 로켓
타이탄 로켓은 마틴 회사에서 개발한 일련의 발사체로, 타이탄 I부터 IV까지 다양한 모델이 존재했으며, ICBM 및 우주 발사체로 사용되다가 2005년에 퇴역했다. - NASA의 우주발사체 - 머큐리-레드스톤 로켓
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센타우르 | |
---|---|
개요 | |
![]() | |
종류 | 로켓 상단 |
제작사 | 보잉 IDS, ULA |
상태 | 현역 |
제원 | |
높이 | 12.68 m |
지름 | 3.05 m |
공허 중량 | 2247 kg (단발 엔진), 2462 kg (쌍발 엔진) |
추진제 질량 | 20830 kg |
엔진 | 1 또는 2기의 RL10 |
성능 | |
추력 | 99.2 kN (단발 엔진), 198.4 kN (쌍발 엔진) |
비추력 | 450.5 초 |
연소 시간 | 조절 가능 |
연료 | LOX/LH2 |
사용 로켓 | |
派生型 | |
역사 | |
최초 발사 | 1962년 5월 9일 |
총 발사 횟수 | 2015년 2월 기준 223회 |
관련 항목 | |
기타 | |
영어 이름 | Centaur |
일본어 이름 | セントール |
2. 특징
센타우르는 약 0.05cm 두께의 스테인리스강 압력 안정화 풍선 추진제 탱크[9]를 기반으로 제작되었다. 얇은 벽은 탱크의 질량을 최소화하여 스테이지의 전반적인 성능을 극대화한다.[10]
2024년 현재, 아틀라스 V에 사용되는 센타우르 III와 벌컨 센타우르에 사용되는 센타우르 V, 두 가지 센타우르 변형이 사용되고 있다.[13][14][15] 다른 많은 센타우르 변형은 모두 퇴역했다.[16][31]
일반적인 벌크헤드는 LOX와 LH2 탱크를 분리하며, 이는 유리 섬유 허니컴으로 분리된 두 개의 스테인리스강 외피로 구성된다. 유리 섬유 허니컴은 극도로 차가운 LH2와 덜 차가운 LOX 사이의 열 전달을 최소화한다.[11]
주 추진 시스템은 1개 또는 2개의 Aerojet Rocketdyne RL10 엔진으로 구성된다.[9] 이 스테이지는 추진제, 궤도 수명 및 임무 요구 사항에 따라 최대 12번까지 재시동할 수 있다. 추진제 탱크의 단열과 결합하여 센타우르는 복잡한 궤도 삽입에 필요한 여러 시간의 관성 비행 및 다중 엔진 연소를 수행할 수 있다.[12]
반작용 제어 시스템(RCS)은 유동 확보를 제공하며, 두 개의 2-추진기 포드와 네 개의 4-추진기 포드에 스테이지 주변에 위치한 20개의 하이드라진 단일 추진제 추력기로 구성된다. 추진제는 약 154.22kg의 하이드라진이 한 쌍의 블래더 탱크에 저장되며, 가압된 헬륨 가스로 RCS 추력기에 공급된다. 헬륨 가스는 일부 주 엔진 기능을 수행하는 데에도 사용된다.[57]
3. 현재 사용 중인 버전
3. 1. 현재 사용 중인 엔진
센타우르 엔진은 시간이 지남에 따라 발전해 왔으며, 2024년 현재 세 가지 버전(RL10A-4-2, RL10C-1 및 RL10C-1-1)이 사용되고 있다.[17] 모든 버전은 액체 수소와 액체 산소를 사용한다.[17]
엔진 | 상단 단 | 건조 질량 | 추력 | 비추력 | 길이 | 직경 |
---|---|---|---|---|---|---|
RL10A-4-2[18][19] | 센타우르 III | 168kg | 99.1kN | 451 초 | 1.17m | |
RL10C-1[20][21][22][19] | 센타우르 III (SEC) | 190kg | 101.8kN | 449.7 초 | 2.12m | 1.45m |
RL10C-1-1[23] | 센타우르 V | 188kg | 106kN | 453.8 초 | 2.46m | 1.57m |
3. 2. Centaur III/Common Centaur
Common Centaur는 아틀라스 V 로켓의 상단으로 사용된다.[57] 초기에는 RL10-A-4-2 버전의 RL10 엔진으로 추진되었으나, 2014년 이후 델타 크라이오제닉 2단과 공유되는 RL10-C-1 엔진을 사용하여 비용을 절감하고 있다.[24][25]아틀라스 V는 여러 구성으로 비행할 수 있지만, 센타우르가 부스터 및 페어링과 통합되는 방식에 영향을 미치는 것은 하나뿐이다. 5.4m 직경의 아틀라스 V 페이로드 페어링은 부스터에 부착되어 상단과 페이로드를 덮고, 페어링으로 인한 공기역학적 하중을 부스터로 전달한다. 4m 직경의 페이로드 페어링이 사용되는 경우, 부착 지점은 센타우르의 상단(전방 끝)에 위치하며, 하중을 센타우르 탱크 구조를 통해 전달한다.[26]
최신 Common Centaur는 스테이지의 엔진 쪽에 부착된 Aft Bulkhead Carrier를 사용하여 보조 페이로드를 수용할 수 있다.[27]
Common Centaur는 단일 엔진 센타우르(SEC)와 듀얼 엔진 센타우르(DEC)의 두 가지 구성으로 사용된다. 대부분의 탑재체는 SEC를 통해 발사되며, CST-100 스타라이너 유인 우주선은 DEC를 사용한다.
3. 2. 1. Single Engine Centaur (SEC)

Common Centaur는 아틀라스 V 로켓의 상단이다.[57] 초기 Common Centaur는 RL10-A-4-2 버전의 RL10 엔진으로 추진되었다. 2014년 이후, Common Centaur는 델타 크라이오제닉 2단과 공유되는 RL10-C-1 엔진을 사용하여 비용을 절감하고 있다.[24][25] 듀얼 엔진 센타우르(DEC) 구성은 사용 가능한 공간에 두 개의 엔진을 수용하기 위해 더 작은 RL10-A-4-2를 계속 사용할 것이다.[25]
아틀라스 V는 여러 구성으로 비행할 수 있지만, 센타우르가 부스터 및 페어링과 통합되는 방식에 영향을 미치는 것은 하나뿐이다. 5.4m 직경의 아틀라스 V 페이로드 페어링은 부스터에 부착되어 상단과 페이로드를 덮고, 페어링으로 인한 공기역학적 하중을 부스터로 전달한다. 4m 직경의 페이로드 페어링이 사용되는 경우, 부착 지점은 센타우르의 상단(전방 끝)에 위치하며, 하중을 센타우르 탱크 구조를 통해 전달한다.[26]
최신 Common Centaur는 스테이지의 엔진 쪽에 부착된 Aft Bulkhead Carrier를 사용하여 보조 페이로드를 수용할 수 있다.[27] 대부분의 탑재체는 하나의 RL10 엔진을 장착한 싱글 엔진 센타우르(Single Engine Centaur, SEC)를 통해 발사된다. 이는 아틀라스 V의 모든 일반적인 비행에 사용되는 변형 모델이며, 명명 체계의 마지막 숫자로 표시된다(예: 아틀라스 V 421).
3. 2. 2. Dual Engine Centaur (DEC)
듀얼 엔진 센타우르(DEC)는 CST-100 스타라이너 유인 우주선 발사에만 사용되는 2개의 RL-10 엔진을 장착한 변형 모델이다. 2개의 엔진에서 발생하는 더 높은 추력은 보다 완만한 상승을 가능하게 하여 수평 속도는 높이고 수직 속도는 줄여 발사 중단 및 탄도 재진입 발생 시 감속을 생존 가능한 수준으로 낮춘다.[28]3. 3. Centaur V

센타우르 V는 유나이티드 런치 얼라이언스(ULA)가 국가 안보 우주 발사(NSSL) 프로그램의 요구 사항을 충족하기 위해 개발한 벌컨 발사체의 새로운 상단이다.[29] 초기에는 공통 센타우르의 업그레이드된 버전으로 운용될 예정이었으며, 몇 년 후 첨단 극저온 진화 단계(ACES)로 업그레이드될 계획이었다.[31][32]
2017년 말, ULA는 ACES 상단의 요소를 도입하여 센타우르 V 개발을 시작했다. 센타우르 V는 ACES의 5.4m 직경과 첨단 단열재를 갖추고 있지만, 궤도 수명을 몇 시간에서 몇 주까지 연장하는 통합 차량 유체(IVF) 기능은 포함하지 않는다.[31] 무거운 탑재 화물의 연료 소비를 개선하기 위해 노즐 연장이 있는 두 가지 다른 버전의 RL10-C 엔진을 사용한다.[33] 이러한 성능 향상으로 ULA는 NSSL 요구 사항을 충족하고 아틀라스 V 및 델타 IV 헤비 로켓을 조기에 퇴역시킬 수 있었다. 2018년 3월, 새로운 로켓은 벌컨 센타우르로 공개되었다.[34][35] 2018년 5월, 블루 오리진의 BE-3와 경쟁 입찰을 거쳐 Aerojet Rocketdyne RL10이 센타우르 V의 엔진으로 선정되었다. 각 단계는 두 개의 엔진을 장착한다.[36] 2020년 9월, ULA는 ACES 개발을 중단하고 센타우르 V를 대신 사용할 것이라고 발표했다.[37] ULA의 CEO 토리 브루노는 벌컨의 센타우르 5가 현재 ULA가 운용하는 상단보다 40% 더 오래 지속되고 에너지 용량이 2.5배 더 많을 것이라고 말했다.[38]
벌컨은 2024년 1월 8일에 발사되었고, 센타우르 V는 첫 비행에서 완벽하게 작동했다.[39]
2024년 10월 4일, 벌컨 Cert-2 임무 방송 중 사전 녹화된 메시지에서 업그레이드 개발 이사 아만다 바체티는 ULA가 2025년에 발사될 "LEO 최적화 센타우르"를 개발할 것이라고 말했다. 이 센타우르 V는 더 짧지만, 자세한 내용은 공개되지 않았다.[40]
4. 역사
센타우르(Centaur)는 1956년 제너럴 다이내믹스(General Dynamics)의 컨베어(Convair) 사업부가 액체 수소 연료를 사용하는 상단 발사체 연구를 시작하면서 개념이 시작되었다. 1958년 컨베어, 고등 연구 계획국(ARPA), 미국 공군의 합작 사업으로 시작되었으며, 1959년 NASA가 ARPA의 역할을 인수했다.[42] 센타우르는 처음에는 아틀라스-센타우르(Atlas-Centaur) 발사체의 상단 발사체로 비행했으며, 액체 수소 사용으로 인해 초기에 여러 개발 문제를 겪었다.[42] 1994년, 제너럴 다이내믹스는 우주 시스템 부서를 록히드 마틴(Lockheed-Martin)에 매각했다.[43]
4. 1. Centaur A-D (Atlas)
아틀라스-센타우르(Atlas-Centaur) 로켓의 초기 개발 버전인 센타우르-A부터 -C는 여러 차례 시험 발사를 거쳤다. 1962년 5월 8일, 센타우르-A의 유일한 발사는 발사 54초 후 폭발로 끝났는데, 이는 센타우르의 단열판이 조기에 분리되어 액체 수소(LH2) 탱크가 과열되어 파열되었기 때문이다. 이 버전은 두 개의 RL10A-1 엔진을 사용했다.[45]광범위한 재설계 후, 1963년 11월 26일에 이루어진 센타우르-B의 유일한 비행은 성공적이었다. 이 버전은 두 개의 RL10A-3 엔진을 사용했다.[45]
센타우르-C는 1964년과 1965년 사이에 세 번 발사되었으며,[45] 두 번은 실패했고, 한 번은 성공으로 선언되었지만 센타우르는 재시동에 실패했다. 이 버전 역시 두 개의 RL10A-3 엔진을 사용했다.[45]
1965년에 실용화된 최초의 버전인 센타우르-D는[45] 56번 발사되었다.[46] 두 개의 RL10A-3-1 또는 RL10A-3-3 엔진을 사용했다.[45]

1966년 5월 30일, 아틀라스-센타우르(Atlas-Centaur)는 최초의 서베이어 착륙선을 달로 보냈다. 이후 2년 동안 6번의 서베이어 발사가 더 진행되었고, 아틀라스-센타우르는 예상대로 성능을 발휘했다. 서베이어 계획은 우주에서 수소 엔진을 재점화하는 가능성을 보여주었고, 우주에서의 액체 수소(LH2)의 거동에 대한 정보를 제공했다.[11]
1970년대에 센타우르는 더 큰 민간 탑재체를 고 지구 궤도로 발사하는 표준 로켓 단계가 되었으며, NASA 행성 탐사선을 위해 아틀라스-아게나(Atlas-Agena) 발사체를 대체했다.[11]
센타우르-D1A (RL10A-3-3 엔진 사용)는 아틀라스-SLV3D에 사용되었으며 1970년대에 사용되기 시작했다.[47][48][45] 센타우르-D1AR는 아틀라스-SLV3D 및 아틀라스 G에 사용되었으며 1970년대와 1980년대에 사용되기 시작했다.[49][45][50]
1989년 말까지 센타우르-D는 63번의 아틀라스 로켓 발사의 상단으로 사용되었으며, 이 중 55번이 성공했다.[51]
4. 2. Centaur D-1T (Titan III)
센타우르 D-1T (RL10A-3-3 엔진 사용)는 1970년대에 타이탄 III 부스터에서 사용하기 위해 개선된 버전으로,[45] 1974년에 최초로 타이탄 IIIE가 발사되었다. 타이탄 IIIE는 아틀라스-센타우르의 탑재 능력을 세 배 이상 늘렸으며, 향상된 단열 기능을 통합하여 아틀라스-센타우르의 30분보다 늘어난 최대 5시간의 궤도 수명을 가능하게 했다.[11]
1974년 2월 타이탄 IIIE의 첫 발사는 실패했는데, 이로 인해 우주 플라스마 고전압 실험 (SPHINX)과 바이킹 탐사선 모형이 손실되었다. 센타우르 엔진이 산소 탱크에서 잘못 설치된 클립을 흡입한 것이 원인이었다.[11]
이후 타이탄-센타우르는 헬리오스 1호, ''바이킹 1호'', ''바이킹 2호'', 헬리오스 2호,[52] ''보이저 1호'', ''보이저 2호''를 발사했다. ''보이저 1호'' 발사 시 타이탄 부스터는 하드웨어 문제로 조기 종료되었지만, 센타우르 단계가 이를 감지하고 보상하여 연료가 4초도 채 남지 않은 상태에서 연소를 마쳤다.[11]
4. 2. 1. Centaur D-1T 사양
사양 | 내용 |
---|---|
직경 | 3.2m |
길이 | 9.6m |
불활성 질량 | 1827kg |
연료 | 액체 수소 |
산화제 | 액체 산소 |
연료 및 산화제 질량 | 13490kg |
엔진 | 2 x RL10A-3-3 |
연소 능력 | 3~4회 연소 |
엔진 시동 | 재시동 가능 |
자세 제어 | 4 x 27N 추진기[53] |
4. 3. Shuttle-Centaur (Centaur G and G-Prime)
셔틀-센타우르는 우주왕복선 상단 로켓으로 제안되었다. 셔틀 화물칸에 설치하기 위해 센타우르의 수소 탱크 직경은 14m로 증가했으며, 액체 산소 탱크의 직경은 10m로 유지되었다. 두 가지 변형이 제안되었는데, 갈릴레오 및 율리시스 로봇 탐사선을 발사할 계획이었던 센타우르 G-프라임과, 미 국방부의 탑재체 및 금성 탐사선 마젤란을 위해 계획된, 약 6m에서 9m 길이의 단축형인 센타우르 G가 있었다.[54]
우주왕복선 ''챌린저'' 사고 이후, NASA는 셔틀-센타우르를 셔틀에 탑재하는 것이 너무 위험하다고 결론 내렸다. 이는 셔틀-센타우르가 발사될 예정이었던 몇 달 전이었다. 탐사선들은 훨씬 덜 강력한 고체 연료 IUS로 발사되었으며, ''갈릴레오''는 목성에 도달하기 위해 금성과 지구의 여러 중력 보조를 필요로 했다.
4. 4. Centaur T (Titan IV)

우주왕복선-센타우르 계획이 종료되면서 발생한 역량 공백은 새로운 발사체인 타이탄 IV가 메웠다. 타이탄 IV 401A/B 버전은 약 4.27m 직경의 수소 탱크를 갖춘 센타우르 상단을 사용했다. 타이탄 401A 버전에서 센타우르-T는 1994년부터 1998년까지 9번 발사되었다. 1997년 카시니-하위헌스 토성 탐사선은 SRB 고장 1건을 포함하여 2003년에 마무리된 6번의 추가 발사를 통해 타이탄 401B의 첫 비행을 수행했다.[55]
4. 5. Centaur I (Atlas I)
아틀라스 I의 상단 로켓은 '''센타우르 I''' 단으로, 아틀라스 부스터 상단에서 발사되었던 초기 센타우르 모델에서 파생되었다. 센타우르 I은 액체 수소와 액체 산소를 연소하는 2개의 RL-10-A-3A 엔진을 장착하여 매우 효율적인 단이었다. 탱크 내 액체 수소의 증발을 늦추기 위해, 센타우르는 첫 번째 단계의 부스터 엔진이 분리된 지 25초 후에 버려지는 유리 섬유 단열 패널을 갖추고 있었다.[56] 센타우르 I은 분리형 단열 패널을 특징으로 하는 마지막 버전의 단이었다.4. 6. Centaur II (Atlas II/III)
센타우르 II는 아틀라스 II 계열 로켓에 사용하기 위해 개발되었다.[46] 초기 아틀라스 IIIA 발사에도 사용되었다.[57]4. 7. Centaur III/Common Centaur (Atlas III/V)
아틀라스 IIIB는 더 길어진, 2개의 엔진을 장착한 센타우르 II인 커먼 센타우르를 도입했다.[57]4. 7. 1. Centaur III 사양
항목 | 내용 |
---|---|
직경 | 3.05m |
길이 | 12.68m |
불활성 질량 | 2247kg |
연료 | 액체 수소 |
산화제 | 액체 산소 |
연료 및 산화제 질량 | 20830kg |
유도 | 관성 유도 |
추력 | 99.2 kN |
연소 시간 | 가변적; 예: 아틀라스 V에서 842초 |
엔진 | RL10-C-1 |
엔진 길이 | 2.32m |
엔진 직경 | 1.53m |
엔진 건조 중량 | 168kg |
엔진 시동 | 재시동 가능 |
자세 제어 | 4 x 27N 추력기, 8 x 40N 추력기 |
추진제 | 히드라진[58] |
4. 8. Atlas V 극저온 유체 관리 실험
일반적으로 아틀라스 V에 탑재되어 발사되는 센타우르는 탑재체 분리 시 수백에서 수천 킬로그램의 추진제가 남아 있다. 2006년에 이 추진제는 우주 내 극저온 유체 관리 기술을 시험하기 위한 실험적 자원으로 확인되었다.[59]2009년 10월, 공군과 유나이티드 런치 얼라이언스(ULA)는 DMSP-18 발사의 개조된 센타우르 상단을 대상으로 실험적 시연을 수행하여 추진제 침강 및 슬로시, 압력 제어, RL10 냉각 및 RL10 2상 종료 작동에 대한 이해를 향상시켰다. DMSP-18은 저질량 탑재체였으며 분리 후 약 28% (5400kg)의 LH2/LOX 추진제가 남아 있었다. 여러 궤도 시연이 2.4시간 동안 수행되었으며, 탈출 연소로 마무리되었다.[60] 초기 시연은 2012-2014년 센타우르 기반 CRYOTE 기술 개발 프로그램 하에 계획된 보다 진보된 극저온 유체 관리 실험을 준비하기 위한 것이었으며,[61] Advanced Cryogenic Evolved Stage 센타우르 후속기의 TRL을 높일 것이다.[16]
5. 사고
발생 날짜 | 사고 내용 및 원인 |
---|---|
1966년 4월 7일 | 센타우르 재시동 실패 (언레이지 모터 연료 고갈) |
1968년 8월 10일 | 센타우르(AC-17) 재시동 실패 (과산화수소 공급 라인 결빙) |
1971년 5월 9일 | 센타우르 유도 장치 고장으로 마리너 8호 파괴, 화성 궤도 진입 실패 |
1991년 4월 18일 | 센타우르(AC-70) 재시동 실패 (추진제 덕트 청소용 수세미 입자가 터보펌프에 끼임) |
1992년 8월 22일 | 센타우르(AC-71) 재시동 실패 (1991년 사고와 동일한 결빙 문제) |
1999년 4월 30일 | 센타우르 데이터베이스 오류로 밀스타 (USA-143) 통신 위성 발사 실패 |
2007년 6월 15일 | 아틀라스 V 센타우르 엔진 조기 종료로 국가 정찰국 해양 정찰 위성 궤도 낮아짐 (열린 상태로 고착된 밸브 문제) |
2018년 3월 23일~25일 | 2009년 9월 8일 발사된 아틀라스 V 센타우르 비활성화 2단계 파괴 |
2018년 8월 30일 | 2014년 9월 17일 발사된 아틀라스 V 센타우르 비활성화 2단계 파괴 (우주 쓰레기 생성) |
2019년 4월 6일 | 2018년 10월 17일 발사된 아틀라스 V 센타우르 비활성화 2단계 파괴 |
2024년 9월 6일 | 2018년 3월 1일 발사된 아틀라스 V 센타우르 비활성화 2단계 파괴 |
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