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우주 캡슐

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목차

1. 개요

우주 캡슐은 우주 비행사를 수송하고 지구로 귀환하기 위해 설계된 우주선 유형이다. 소련은 유리 가가린을 태운 보스토크를 시작으로, 보스호트, 소유스 우주선을 개발하여 유인 우주 비행 시대를 열었다. 미국은 머큐리, 제미니, 아폴로 우주선을 개발하여 우주 개발 경쟁에 참여했다. 현재는 러시아의 소유스, 중국의 선저우, 미국의 드래곤 2와 뉴 셰퍼드 등 다양한 우주 캡슐이 개발되어 사용되고 있으며, 오렐, 스타라이너, 가간얀, 멍저우 등 차세대 우주 캡슐 개발도 진행 중이다.

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우주 캡슐
개요
소유스 TMA-13 귀환 모듈 (우주 캡슐)
소유스 TMA-13 귀환 모듈
유형유인우주선
사용인원 수송
화물 수송
발사체로켓
귀환낙하산, 역추진 로켓 (일부 디자인)
상세 정보
특징비교적 작고 단순한 구조
대기권 재진입 시 열 차폐 기능
장점구조가 간단하고 신뢰성이 높음
개발 및 유지 비용이 저렴함
단점제한된 탑승 공간 및 화물 적재 공간
활주로 착륙 불가능
역사
최초의 우주 캡슐보스토크 (소련)
주요 우주 캡슐머큐리 (미국)
제미니 (미국)
소유스 (소련/러시아)
선저우 (중국)
아폴로 (미국)
차세대 우주 캡슐
예시오리온 (미국)
크루 드래곤 (미국)
CST-100 스타라이너 (미국)
페르세이 (러시아)

2. 역사

우주 캡슐의 역사는 냉전 시대 미국과 소련의 우주 경쟁과 함께 시작되었다.

소련은 1961년 4월 12일 유리 가가린의 역사적인 첫 우주 비행을 성공시킨 세계 최초의 유인 우주 캡슐 보스토크를 개발했다.[2] 보스토크는 소련 공산당의 지원을 받기 위해 제니트 정찰 위성의 카메라 플랫폼과 유인 우주선의 이중 용도로 설계되었다.[2] 이후 보스토크를 개조하여 여러 명의 우주 비행사가 탑승 가능한 보스호트를 개발, 보스호트 계획에 따라 두 번의 비행을 통해 성능을 입증했다.

보스토크 우주 캡슐


보스호트 우주 캡슐의 두 가지 변형


미국은 머큐리 계획을 통해 유인 우주 캡슐 기술을 발전시켰다. 맥심 파제가 설계를 주도했으며, 1인승 머큐리 캡슐의 외피는 레네41이라는 니켈 합금으로 만들어졌다.[27] 지구 귀환 계산은 지상의 IBM 701 컴퓨터로 수행되어 무선으로 전달되었다.[28]

최초의 유인 궤도 비행은 1961년 4월 12일 소련의 유리 가가린이 달성했다. 미국은 প্রায় 한 달 뒤인 1961년 5월 5일 앨런 셰퍼드를 탄도 비행으로 발사했고, 1962년 2월 20일 존 글렌이 머큐리-아틀라스 6호로 미국인 최초 지구 궤도 비행에 성공했다.

제미니 계획은 머큐리 계획의 후속으로, 2인승 우주 캡슐을 개발하여 궤도 랑데부 및 도킹 기술을 시험했다. 아폴로 계획의 전신으로, 항공기형 사출 좌석과 제미니 유도 컴퓨터를 탑재했다.

아폴로 우주선은 1960년, 세 명의 우주비행사를 지구 궤도 우주 정거장이나 달로 보내기 위해 설계되었다. 초기에는 직접 상승 방식이 고려되었으나, 달 궤도 랑데부 방식을 채택하여 아폴로 달 착륙선으로 두 명을 달에 착륙시키는 것으로 변경되었다. 1967년 1월 27일, 아폴로 1호 화재 참사[22] 이후 설계가 대폭 변경되었고, 이후 여러 유인 달 착륙 임무와 스카이랩, 아폴로-소유즈 테스트 프로젝트 임무 등에 사용되었다.

2. 1. 소련

소련은 세계 최초의 유인 우주 캡슐인 보스토크를 개발하여 1961년 4월 12일 유리 가가린의 역사적인 첫 우주 비행을 성공시켰다. 보스토크는 소련 공산당의 지원을 받기 위해 제니트 정찰 위성의 카메라 플랫폼과 유인 우주선의 이중 용도로 설계되었다.

보스토크는 구형 재진입 모듈과 이원추형 강하 모듈을 사용했으며, 기본 설계는 약 40년간 다양한 무인 위성에 적용되었다. 보스토크의 성공 이후, 소련은 보스토크를 개조해 여러 명의 우주 비행사가 탑승 가능한 보스호트를 개발했다. 보스호트는 보스호트 계획에 따라 두 번의 비행을 통해 그 성능을 입증했다.

2. 1. 1. 보스토크 (Восток)

소련의 첫 유인 우주 캡슐이다. 1961년 4월 12일 우주 비행사의 날에 우주 비행사 유리 가가린이 보스토크 1호를 통해 최초의 유인 우주 비행을 달성했다.[2]

이 캡슐은 원래 소련의 첫 번째 정찰 위성 프로그램인 제니트의 카메라 플랫폼과 유인 우주선으로 모두 사용하도록 설계된 이중 용도였다. 구형 재진입 모듈과 우주선 자세 제어 추력기, 궤도 내 소모품 및 궤도 종료를 위한 역추진 로켓이 포함된 이원추형 강하 모듈을 사용했다. 이 기본 설계는 약 40년 동안 사용되었으며, 다양한 무인 위성에 맞게 점차적으로 적용되었다.[2]

보스토크 우주 캡슐의 제원은 다음과 같다.

항목내용
길이4.4m
직경2.4m
무게 (발사 시)4.73ton
재진입 모듈 직경2.3m
재진입 모듈 무게2460kg



캡슐은 발사 시 저항을 낮추기 위해 노즈 콘으로 덮여 있었고, 캡슐의 세로축에 거의 수직으로 있는 직경 약 1m의 원통형 내부 객실이 있었다. 우주 비행사는 발사 비상 시 탈출 및 정상 비행 중 착륙을 위해 별도의 낙하산이 있는 사출 좌석에 앉았다. 캡슐에는 지상 착륙을 위한 자체 낙하산이 있었다. 공식적으로는 가가린이 캡슐 내부에 착륙했다고 알려졌지만, 이후 모든 보스토크 우주 비행사들은 캡슐에서 분리되어 별도로 착륙했음이 밝혀졌다.[2]

캡슐에는 2.25m 길이에 2.43m 직경의 후방을 향하는 원추형 장비 모듈이 있었으며, 질소 및 산소 호흡 가스, 배터리, 연료, 우주선 자세 제어 추력기 및 역추진 로켓을 포함하여 2270kg의 무게가 나갔다. 최대 10일 동안의 비행을 지원할 수 있었다.[3] 6번의 보스토크 발사가 성공적으로 수행되었으며, 마지막 두 쌍은 동시 비행이었다. 가장 긴 비행은 보스토크 5호에서 1963년 6월 14일부터 19일까지 5일에 약간 못 미치는 시간이었다.[4]

자세 제어 추력기가 재진입 직전에 폐기되는 기기 모듈에 위치해 있었기 때문에 재진입 모듈의 경로와 방향을 능동적으로 제어할 수 없었다. 이는 캡슐이 모든 면에서 재진입 열로부터 보호되어야 했음을 의미하며, 구형 설계를 결정했다. 재진입 중 대기 마찰의 열은 매우 커서 캡슐 주변의 공기 분자가 이온화되어 플라스마 층이 생성되어 지상과의 무선 통신을 차단했다. 그러나 플라스마 층의 이온화된 가스는 인공 무선 창을 만드는 데에도 사용되어 간섭에도 불구하고 통신 신호를 송수신할 수 있었다.[5] 캡슐의 재진입 방향에 대한 일부 제어는 무게 중심을 오프셋하여 가능했다. 8~9 g-force에서 가장 잘 유지하기 위해 우주 비행사의 등이 비행 방향을 향하도록 올바른 방향이 필요했다.

2. 1. 2. 보스호트 (Восход)

보스토크 설계를 개조하여 여러 명의 우주 비행사가 탑승할 수 있도록 했으며, 보스호트 계획의 두 차례 비행에 사용되었다. 원통형 내부 객실은 너비가 더 넓은 직사각형 객실로 대체되었으며, 이 객실은 나란히 앉는 우주 비행사 3명(보스호트 1호) 또는 우주 유영을 허용하기 위해 팽창식 에어록을 사이에 둔 우주 비행사 2명(보스호트 2호)을 수용할 수 있었다. 비상용 고체 연료 역추진 로켓이 강하 모듈 상단에 추가되었다. 보스토크의 사출 좌석은 공간을 절약하기 위해 제거되어 발사 또는 착륙 비상 사태 발생 시 승무원 탈출을 위한 장치는 없었다. 보스호드 우주선의 무게는 5682kg이었다.

공간 부족으로 보스호트 1호의 승무원들은 우주복을 착용하지 않았다.[6] 알렉세이 레오노프의 우주 유영이 포함된 보스호트 2호의 두 승무원은 우주복을 착용했다. 차량의 전기 및 환경 시스템이 공랭식이었고, 캡슐을 완전히 감압하면 과열될 수 있었기 때문에 에어록이 필요했다. 에어록은 250kg의 무게가 나갔고, 발사 시 접힌 상태에서는 직경이 700mm, 높이가 770mm였다. 궤도에서 확장되었을 때는 길이가 2.5m였고, 내부 직경은 1m, 외부 직경은 1.2m였다. 두 번째 승무원은 우발적인 강하 모듈 감압에 대비하기 위해 우주복을 착용했다. 에어록은 사용 후 버려졌다.

사출 좌석이 없다는 것은 보스호드 승무원이 우주선 내에서 지구로 귀환한다는 것을 의미하며, 사출 후 별도로 낙하산을 타고 내려온 보스토크 우주 비행사와는 달랐다. 이 때문에 새로운 착륙 시스템이 개발되었으며, 낙하산 줄에 소형 고체 연료 로켓이 추가되었다. 이 로켓은 강하 모듈이 착륙 지점에 가까워지면 발사되어 더 부드러운 착륙을 제공했다.

2. 2. 미국

미국은 머큐리 계획을 통해 유인 우주 캡슐 기술을 발전시켰다. 맥심 파제가 설계를 주도했으며, 1인승으로 제작된 머큐리 캡슐의 외피는 레네41이라는 니켈 합금으로 만들어졌다. 머큐리 우주선에는 기내 컴퓨터가 없어, 지구 귀환 계산은 지상의 IBM 701 컴퓨터로 수행되어 무선으로 전달되었다.

최초의 유인 궤도 비행은 1961년 4월 12일 소련의 유리 가가린이 달성했다. 미국은 প্রায় 한 달 뒤인 1961년 5월 5일 앨런 셰퍼드를 탄도 비행으로 발사했고, 1962년 2월 20일 존 글렌이 머큐리-아틀라스 6호로 미국인 최초 지구 궤도 비행에 성공했다.

제미니 계획은 머큐리 계획의 후속으로, 2인승 우주 캡슐을 개발하여 궤도 랑데부 및 도킹 기술을 시험했다. 제미니 우주선은 아폴로 계획의 전신으로, 항공기형 사출 좌석과 제미니 유도 컴퓨터를 탑재했다.

아폴로 우주선은 1960년, 세 명의 우주비행사를 지구 궤도 우주 정거장이나 달로 보내기 위해 설계되었다. 초기에는 직접 상승 방식이 고려되었으나, 달 궤도 랑데부 방식을 채택하여 아폴로 달 착륙선으로 두 명을 달에 착륙시키는 것으로 변경되었다. 1967년 1월 27일, 아폴로 1호 화재 참사[22] 이후 우주선 설계가 대폭 변경되었고, 이후 여러 유인 달 착륙 임무와 스카이랩, 아폴로-소유즈 테스트 프로젝트 임무 등에 사용되었다.

2. 2. 1. 머큐리 (Mercury)

머큐리 캡슐 내부


머큐리 우주선의 주임 설계자는 미국 항공 자문 위원회(NACA) 시절부터 유인 우주 비행 연구를 시작한 맥심 파제였다.[27] 기체의 전체 높이는 3.3m, 전체 폭은 1.8m이며, 비상 탈출 시스템을 더한 전체 높이는 7.9m였다.[27] 거주 공간의 용적은 2.8㎥로, 비행사 한 명이 들어가기에 충분했다.[27] 선내에는 55개의 스위치와 30개의 퓨즈, 35개의 기계식 레버로 총 120개의 제어 기기가 있었다.[27] 계획 중 가장 무거웠던 머큐리-아틀라스 9호의 경우 기체 무게는 1,400kg이었다.[27] 선체의 외피는 고온에 견딜 수 있는 레네41이라는 니켈 합금으로 만들어졌다.[27]

우주선은 원뿔 모양을 하고 있으며, 선단 부분에는 가늘어진 부분이 있었다.[27] 바닥 부분에는 볼록한 내열 보호판이 부착되어 있었고(위 그림의 '''2''' 참조),[27] 그 내부는 유리 섬유로 여러 겹 덮인 알루미늄 벌집 구조였다.[27] 열 보호판에는 귀환 시 우주선의 속도를 줄이기 위한 3기의 역추진 로켓('''1''')이 스트랩으로 고정되어 있었다.[27] 3기의 역추진 로켓 사이에는 발사 최종 단계에서 기체를 로켓에서 분리하여 궤도에 진입시키기 위한 소형 로켓이 있었다.[27] 소형 로켓을 고정하고 있던 스트랩은 불필요해지면 절단되었다.[27] 열 보호판 바로 위에는 가압된 선실('''3''')이 있었고,[27] 선내에서는 비행사 앞에 계기반이, 등 뒤에는 열 보호판이 오도록 몸에 맞춘 좌석에 안전벨트로 묶여 있었다.[27] 좌석 바로 아래에는 산소 공급과 선내 온도 조절을 하는 환경 제어 장치가 설치되어 있었고,[27] 이산화 탄소와 수증기 및 냄새를 제거하고, (궤도상에서는) 소변을 채취했다.[27] 우주선의 가늘어진 끝 부분에 있는 회수 구획('''4''')에는 자유 낙하 시 자세를 안정시키기 위한 드로그 낙하산, 주 낙하산과 예비 낙하산 2개가 격납되어 있었다.[27] 열 보호판과 선내 바닥 격벽 사이에는 에어백이 들어있어 착수 직전에 펼쳐 충격을 완화했다.[27] 회수 구획의 선단에는 통신용과 우주선 진로를 유도하기 위한 스캐너용 안테나 2기가 격납된 안테나 구획('''5''')이 배치되었다.[27] 귀환 시 열 보호판이 제대로 진행 방향을 향하도록 자세를 안정시키는 플랩도 설치되어 있었다.[27] 우주선 선단에 부착된 비상 탈출 시스템('''6''')에는 발사 실패 시 즉시 점화하여 캡슐을 안전하게 발사 부스터에서 분리하기 위한 3기의 소형 고체 연료 로켓을 갖추고 있었다.[27] 이 시스템으로 가까운 해상에 착수할 수 있도록 캡슐의 낙하산이 전개되었다.[27]

머큐리 우주선에는 기내 컴퓨터가 탑재되어 있지 않아, 재돌입에 필요한 모든 계산(역추진 횟수와 분사 시 자세)은 지상의 컴퓨터로 계산된 후 그 결과가 비행 중인 우주선에 무선으로 전달되었다.[28] 머큐리 계획에 사용된 모든 컴퓨터 시스템은 지구상의 NASA 시설에 수용되었다.[28] 컴퓨터 시스템은 IBM 701 컴퓨터였다.[30]

미국은 사상 최초의 유인 궤도 비행(1961년 4월 12일 유리 가가린) 거의 한 달 후인 1961년 5월 5일 탄도 비행으로 앨런 셰퍼드를 발사했다. 1961년 8월 6일에는 소련이 보스토크 2호로 1일 궤도 비행을 성공시켰다. 미국은 1962년 2월 20일에야 존 글렌을 궤도에 올릴 수 있었다. 미국은 총 2기의 유인 탄도 머큐리 캡슐과 4기의 유인 궤도 캡슐을 발사하여, 머큐리-아틀라스 9호가 32시간 반 동안 궤도 22바퀴를 돌며 최장 비행 기록을 세웠다.

2. 2. 2. 제미니 (Gemini)

머큐리 계획의 후속으로, 2인승 우주 캡슐을 개발하여 궤도 랑데부 및 도킹 기술을 시험했다. 제미니 우주선은 달에 인간을 착륙시키는 것을 목표로 하는 아폴로 프로그램의 전신이었다. 항공기 스타일의 사출 좌석을 사용한 비상 탈출 시스템을 갖추었다. 제미니 유도 컴퓨터라는 온보드 컴퓨터를 탑재했다.

연결 구획과 제미니 캡슐의 내부


제미니의 사령선(귀환 구획이라고도 불림)은 기본적으로 머큐리 우주선의 확대판이었다. 머큐리와 달리 역추진 로켓, 전원, 추진 장치, 산소, 물 등은 사령선의 후부에 장착된 연결 구획에 탑재되었다. 제미니 설계의 주요 개선점은 우주선의 모든 내부 시스템을 캡슐과 분리할 수 있는 기기 구획에 탑재함으로써, 이미 시험된 기기를 제거하거나 방해하지 않고 독립적으로 검사할 수 있게 되었다는 점이었다.

귀환 구획 내의 기기 중 상당수는 점검용 문을 열면 손이 닿는 위치에 배치되었다. 머큐리와 달리 제미니는 완전히 솔리드 스테이트 전자 회로를 사용했다.

1966년에 제미니 계획의 10번째이자 마지막인 제임스 러벨과 버즈 올드린에 의해 비행된 제미니 12호 캡슐(시카고의 애들러 천문관에 전시)


제미니의 비상용 발사 탈출 시스템에는 머큐리와 같은 고체 연료 로켓으로 사출하는 탈출탑이 사용되지 않고, 대신 항공기 등에서 채용되고 있는 사출 좌석을 사용했다. 탈출탑은 무겁고 복잡하며, 타이탄 II의 자연 발화성 추진제는 접촉하면 즉시 연소하기 때문에, NASA의 기술자들은 탑이 불필요하다고 추측했다. 아틀라스나 새턴과 같은 극저온 연료를 사용하는 로켓에 비해, 타이탄 II는 폭발 시의 폭풍 영향이 작다. 사출 좌석은 고장난 로켓에서 비행사를 대피시키기에 충분한 능력을 가지고 있었다. 사출 좌석을 사용할 수 없는 고고도에서는 우주선 자체를 분리하고 비행사는 선내에 머문 채 탈출하게 되어 있었다.

사출 좌석 사용의 주요 제창자는 NASA의 스페이스 태스크 그룹 기술 부장인 챔벌린이었다. 그는 머큐리의 탈출탑을 그다지 선호하지 않았고, 무게를 줄일 수 있는 더 간편한 대체책을 사용하기를 원했다. 챔벌린은 아틀라스나 타이탄 II 미사일의 발사 실패 시 다양한 영상을 검토하고, 발사체의 폭발로 발생하는 화구의 대략적인 크기를 추측한 결과, 타이탄 II의 폭발로 생기는 화구는 충분히 작기 때문에, 우주선에서의 탈출은 사출 좌석만으로 충분하다고 판단했다.

한편, 머큐리의 탈출 장치 설계자였던 막심 파제는 이 방법에 결코 동의하지 않았다. 사출 좌석은 비행사에게 심각한 손상을 입힐 수 있고, 로켓이 음속을 초과하면 탈출이 불가능해지기 때문에, 좌석을 사용할 수 있는 시간은 발사 후 40초 이내로 제한되었다. 그는 또한, 로켓이 상승하는 동안 기체 밖으로 방출되면 비행사가 배기 가스에 휩쓸릴 것을 우려하며, "가장 좋은 것은 탈출 장치를 사용할 상황에 빠지지 않도록 하는 것이다"라고 말했다[32]。

제미니의 사출 시스템이 발사 직전처럼 선실을 순수 산소로 가압한 상태에서 시험된 적은 없었다. 1967년 1월 아폴로 1호의 치명적인 화재로 순수 산소로 우주선을 가압하는 것이 화재에 대한 극도의 위험성을 야기한다는 것이 밝혀졌다[33]。 1997년 구술 역사에서, 우주비행사 토마스 스태포드는 1965년 12월 제미니 6호 발사 시 자신과 사령 조종사인 월터 시라가 우주선에서 사출될 뻔했던 것에 대해 언급했다.

제미니는 미션에서의 기동 관리와 제어를 용이하게 하기 위한 기내 컴퓨터인 제미니 유도 컴퓨터를 탑재한 최초의 유인 우주선이었다. 제미니 우주선 기내 컴퓨터(Gemini Spacecraft On-Board Computer, OBC)라고도 불리는 이 컴퓨터는 새턴 발사체 디지털 컴퓨터와 매우 유사했다. 제미니 유도 컴퓨터의 무게는 26.75kg이었다. 자기 코어 메모리는 각각 3개의 13비트 음절로 구성된 39비트 워드를 포함하는 4096개의 메모리 공간을 가지고 있었다. 모든 수치 데이터는 26비트의 2의 보수 정수였으며(고정 소수점수로 취급되는 경우도 있음), 워드의 처음 2개의 음절 혹은 누산기에 저장되었다. 명령 (항상 4비트의 OP 코드와 9비트의 오퍼랜드)는 어떤 음절에도 배치할 수 있었다[35][36]。

2. 2. 3. 아폴로 (Apollo)

아폴로 15호의 달 착륙선 '팰컨'에서 촬영한 달 궤도 사진


아폴로 우주선은 1960년, 머큐리 계획에 이어 세 명의 우주비행사를 태워 지구 궤도 우주 정거장으로 수송하거나, 달 궤도 비행 또는 달 착륙을 수행하는 등 다양한 유형의 임무를 수행하기 위해 처음 구상되었다. NASA는 1960년과 1961년에 여러 회사로부터 타당성 연구 설계를 의뢰받았고, 파제트와 우주 태스크 그룹은 전기와 추진력을 제공하는 원통형 서비스 모듈에 의해 지지되는 원추형/둔체 캡슐(사령 모듈)을 사용하여 자체 설계를 진행했다. NASA는 1961년 5월에 제안서를 검토했지만, 존 F. 케네디 대통령이 1960년대에 인류를 달에 착륙시키기 위한 국가적 노력을 제안하자 NASA는 타당성 연구를 거부하고 파제트의 설계를 채택하여 달 착륙 임무에 집중했다. 아폴로 제작 계약은 노스 아메리칸 항공에 수여되었다.

초기에는 직접 상승 방식 대신 달 궤도 랑데부 방식을 채택하여, CSM에 달 탐사선(LM)을 추가해 두 명의 우주 비행사를 달 표면으로 수송했다. 이를 통해 우주선 총 질량을 줄여 단일 새턴 V 로켓으로 임무를 발사할 수 있었다. 설계 개발이 상당히 진행되었기 때문에 기존 Block I 설계를 유지하고, LM과의 랑데부가 가능한 Block II 버전을 병렬로 개발하기로 결정했다.

머큐리-제미니 시대에 사용된 발사 전 순수 산소 방식은 플러그 도어 해치 설계와 결합되어 재앙을 초래했다. 1967년 1월 27일, 아폴로 1호의 승무원 구스 그리섬, 에드워드 H. 화이트, 로저 채피는 발사대 사전 테스트 중 객실 화재로 사망했다.[22] 유인 비행 프로그램은 Block II 우주선에 순수 산소 대신 질소/산소 혼합물을 사용하고, 객실과 우주복에서 가연성 물질을 제거하며, 전선과 냉각수 라인을 밀봉하는 설계 변경을 거치는 동안 지연되었다.

Block II 우주선은 네 번의 유인 지구 및 달 궤도 시험 비행과 일곱 번의 유인 달 착륙 임무에 사용되었다. 개조된 버전은 스카이랩 우주 정거장으로 세 명의 승무원을 수송하고, 아폴로-소유즈 테스트 프로젝트에서 소련 소유즈 우주선과 도킹하는 데에도 사용되었다. 아폴로 우주선은 1974년에 퇴역했다.

3. 현대의 우주 캡슐

냉전 이후 우주 개발은 다극화되었고, 여러 국가와 민간 기업이 참여하고 있다. 러시아는 소유스 우주선을 개량하여 사용하고 있으며, 중화인민공화국은 소유스와 유사한 선저우 우주선을 개발하였다. 미국은 스페이스X의 크루 드래곤, 블루 오리진의 뉴 셰퍼드와 같이 민간 기업들이 우주 개발에 참여하고 있다.

3. 1. 러시아

재진입 캡슐(강하 모듈)이 강조된 소유스 우주선


러시아는 1963년 세르게이 코롤료프가 제안한 소유스 우주선을 개발하여 현재까지 사용하고 있다. 코롤료프는 달 탐사 임무를 위해 지구 궤도상에서 조립하여 사용할 3인승 소유스 우주선을 제안했다. 니키타 흐루쇼프 소련 총리의 압력으로 개발이 연기되기도 했지만, 결국 우주 정거장 및 달 탐사 임무를 위해 개발이 허가되었다.

코롤료프는 승무원이 탑승하는 궤도 모듈, 소형 경량 종형 재진입 캡슐, 그리고 두 개의 태양 전지 패널과 추진 시스템 엔진을 갖춘 기계 모듈로 구성된 소유스 우주선을 설계했다.

이후 러시아는 소유스 개발을 지속하여 오늘날에도 사용하고 있다.

3. 1. 1. 소유스 (Союз)



소유스는 현재까지도 운용되고 있는 러시아의 대표적인 유인 우주 캡슐이다. 3인승으로, 궤도 모듈, 재진입 모듈, 서비스 모듈로 구성된다. 1963년 세르게이 코롤료프는 달 탐사 임무를 위해 지구 궤도상에서 조립에 사용할 3인승 소유스 우주선을 제안했다. 니키타 흐루쇼프 소련 총리의 압력으로 소유스 개발을 연기하고 보스호트 개발에 착수했지만, 나중에 우주 정거장 및 달 탐사 임무를 위해 소유스를 개발하는 것이 허가되었다.

서비스 모듈은 전력 생산을 위해 2개의 태양 전지 패널을 사용하고 추진 시스템 엔진을 포함했다. 지구 궤도를 위해 설계된 7K-OK 모델은 직경 2.17m × 길이 2.24m에 내장 부피가 4m3인 2810kg의 재진입 모듈을 사용했다. 1100kg의 구형 궤도 모듈은 직경 2.25m × 길이 3.45m로 도킹 프로브를 갖추고 있으며, 내부 부피는 5m3였다. 전체 우주선의 질량은 6560kg였다.

코롤료프가 사망한 후 1967년부터 1971년까지 이 우주선 10기가 유인 비행을 했다. 첫 번째(소유스 1)와 마지막(소유스 11) 비행에서 우주에서 사망자가 발생했다. 코롤료프는 달 임무에 사용하기 위해 9850kg의 7K-LOK 변종을 개발했지만, 이는 유인 비행을 한 적이 없다.

러시아는 오늘날까지 소유스를 계속 개발하고 비행하고 있으며, 현재는 국제 우주 정거장(ISS)으로의 승무원 수송에 주로 사용된다.

3. 2. 중국

선저우 8호 이후 선저우 우주선의 설명도


중화인민공화국은 1990년대에 소유스와 같은 개념(궤도, 재진입 및 기계 모듈)을 기반으로 한 선저우 우주선을 개발했다. 1999년에 무인 시험 비행이 이루어졌고, 2003년 10월 15일에 첫 유인 비행을 실시하여 양리웨이가 지구 궤도를 14바퀴 돌았다.

3. 2. 1. 선저우 (Shenzhou)



중화인민공화국은 1990년대에 소유스와 동일한 개념(궤도 모듈, 재진입 모듈, 서비스 모듈)을 기반으로 ''선저우'' 우주선을 개발했다.[23] 1999년에 첫 무인 시험 비행을 실시했으며, 2003년 10월 첫 유인 비행에서는 양리웨이가 지구 궤도를 14회 돌았다.[23]

3. 3. 미국

스페이스X의 7인승 크루 드래곤 캡슐은 2020년 5월 30일 NASA의 Demo-2 미션을 통해 처음으로 승무원을 국제 우주 정거장으로 발사했다. 원래는 NASA의 상업 궤도 수송 서비스 계약에 사용된 무인 드래곤 캡슐을 발전시킨 것으로 구상되었으나, 유인 우주 비행의 요구에 부응하기 위해 대폭적인 재설계가 이루어졌다.

3. 3. 1. 드래곤 2 (Dragon 2)

스페이스X의 드래곤 2 캡슐은 2020년 5월 30일 NASA를 위한 데모-2 임무를 통해 처음으로 승무원을 국제 우주 정거장으로 발사했다.[1] 원래 NASA 상업 우주 수송 서비스 계약에 사용된 스페이스X의 무인 드래곤 캡슐을 발전시킨 것으로 구상되었지만, 유인 우주 비행의 요구 사항으로 인해 공통성이 제한된, 상당히 재설계된 차량이 탄생했다.[1] 드래곤 캡슐은 재사용 가능하도록 설계되었다.[1] 실제로 스페이스X는 동일한 드래곤 캡슐을 여러 번 국제 우주 정거장으로 발사했으며, 첫 번째 재사용 성공은 2017년 6월에 이루어졌다.[1]

7인승 스페이스X 크루 드래곤 캡슐은 Demo-2 미션을 통해 처음으로 승무원을 국제 우주 정거장으로 발사했다는 점에서 드래곤 2 캡슐과 동일하다.[2]

3. 3. 2. 뉴 셰퍼드 (New Shepard)

블루 오리진이 개발한 6인승 뉴 셰퍼드 승무원 캡슐은 사람이 탑승하여 연구 및 우주 관광을 할 수 있도록 설계된 준궤도 유인 우주선이다. 이 캡슐은 무인으로도 비행할 수 있으며, 탑재체와 실험 장비를 운송할 수 있다.

4. 개발 중인 유인 캡슐

여러 국가 및 기업에서 차세대 유인 우주 캡슐을 개발하고 있다. 러시아는 오렐, 미국은 오리온과 스타라이너, 인도는 가간얀을 개발 중이다. 중국은 멍저우, 이란은 카보쉬가르 E를 개발하고 있다.

4. 1. 러시아

오렐

4. 2. 미국

4. 3. 인도

가간얀

4. 4. 중국

중국은 멍저우라는 새로운 우주 캡슐을 개발 중이다.

4. 5. 이란

이란은 카보쉬가르 E를 개발하고 있다.

5. 퇴역한 무인 우주 캡슐

과거 다양한 목적의 무인 우주 캡슐이 개발 및 운용되었다. 대표적인 예로는 코로나, 드래곤, FSW, 포톤, 라두가, ARD, SRE, 존드/L1, L3, TKS, 얀타르, OREX, 샤오페이, HSRC, 귀환식 위성 등이 있다.

5. 1. 목록


  • 코로나
  • 드래곤
  • FSW
  • 포톤
  • 라두가
  • 대기 재진입 데몬스트레이터
  • SRE
  • 존드/L1
  • L3
  • TKS
  • 얀타르
  • OREX
  • 샤오페이
  • HSRC
  • 귀환식 위성
  • ARD

참조

[1] 웹사이트 'Spacecraft ! Definition, Types, & Facts ! Britannica' https://www.britanni[...] 2023-03-08
[2] 서적 Spacecraft Systems Engineering https://search.ebsco[...] Wiley 1995-09-13
[3] 웹사이트 Vostok Specifications http://www.braeunig.[...]
[4] 웹사이트 NASA - NSSDCA - Spacecraft - Trajectory Details https://nssdc.gsfc.n[...] 2018-05-02
[5] 서적 Aeronomy https://www.scienced[...] Academic Press 2023-03-08
[6] 서적 Challenge To Apollo: The Soviet Union and the Space Race, 1945-1974 https://history.nasa[...] NASA
[7] 웹사이트 The History of Manned Space Flight https://catalog.libr[...] 1981
[8] 서적 Project Mercury - NASA's First Manned Space Programme https://archive.org/[...] Springer Praxis 2001
[9] 서적 This New Ocean: a History of Project Mercury https://ntrs.nasa.go[...] NASA 1966
[10] 웹사이트 Computers in Spaceflight: The NASA Experience – Chapter One: The Gemini Digital Computer: First Machine in Orbit https://history.nasa[...] NASA 2016-09-15
[11] 웹사이트 Computers in space http://www.dansdata.[...] 2016-09-15
[12] 웹사이트 Space flight chronology https://web.archive.[...] IBM 2016-09-15
[13] 웹사이트 IBM 701 – A notable first: The IBM 701 https://web.archive.[...] IBM 2016-09-15
[14] 간행물 Footprints on the Moon http://ngm-beta.nati[...] National Geographic Society 2015-01-04
[15] 서적 Before This Decade Is Out: Personal Reflections on the Apollo Program https://books.google[...] NASA 1999
[16] 매거진 Abort! https://www.airspace[...] 2019-03-16
[17] 웹사이트 Thomas P. Stafford Oral History https://historycolle[...] NASA 2019-03-16
[18] 서적 Computers in Spaceflight: The NASA Experience https://history.nasa[...] National Aeronautics and Space Administration 2015-01-04
[19] 웹사이트 Gemini Spacecraft On-Board Computer (OBC) http://www.ibiblio.o[...] 2012-01-08
[20] 웹사이트 IBM Archives: IBM and the Gemini Program https://web.archive.[...] 2003-01-23
[21] 문서 "Gemini Programming Manual" http://ed-thelen.org[...] 1966
[22] 서적 Exploring the Moon https://link.springe[...] Praxis
[23] 간행물 China's Space Program: An Overview https://sgp.fas.org/[...] 2005-10-18
[24] 웹사이트 Vostok Specifications http://www.braeunig.[...] 2021-12-09
[25] 웹사이트 NASA - NSSDCA - Spacecraft - Trajectory Details https://nssdc.gsfc.n[...] 2018-05-02
[26] 서적 Challenge To Apollo: The Soviet Union and the Space Race, 1945-1974 https://www.nasa.gov[...] NASA
[27] 서적 This New Ocean: a History of Project Mercury https://ntrs.nasa.go[...] NASA 1966
[28] 웹사이트 Computers in Spaceflight: The NASA Experience – Chapter One: The Gemini Digital Computer: First Machine in Orbit https://history.nasa[...] NASA 2016-09-15
[29] 웹사이트 Computers in space http://www.dansdata.[...] 2016-09-15
[30] 웹사이트 Space flight chronology http://www-03.ibm.co[...] IBM 2016-09-15
[31] 웹사이트 IBM 701 – A notable first: The IBM 701 http://www-03.ibm.co[...] IBM 2016-09-15
[32] 서적 Before This Decade Is Out: Personal Reflections on the Apollo Program https://www.google.c[...] NASA 1999
[33] 매거진 Abort! https://www.airspace[...] 2019-03-16
[34] 웹사이트 Thomas P. Stafford Oral History https://historycolle[...] NASA 2019-03-16
[35] 웹사이트 IBM Archives: IBM and the Gemini Program http://www-03.ibm.co[...] 2021-12-09
[36] 간행물 Gemini Programming Manual http://ed-thelen.org[...] 1966


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