주피터-C
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1. 개요
주피터-C는 1950년대 미국에서 개발된 3단 로켓으로, 탄도 미사일인 레드스톤을 기반으로 제작되었다. 1단은 레드스톤의 개량형, 2단은 소형 서전트 미사일 11기, 3단은 서전트 미사일 3기를 사용하며, 1단은 액체 연료, 2, 3단은 고체 연료를 사용한다. 주피터-C는 익스플로러 1호 발사에 사용된 주노 I 로켓의 기반이 되었으며, 로켓의 일련번호는 헌츠빌의 이름을 암호화하여 표기되었다. 주피터-C는 여러 차례 발사되었으며, 탄도 미사일 열 방호 덮개 시험 등에 사용되었다.
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| 주피터-C | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 사운딩 로켓 |
| 제조사 | 크라이슬러 (육군탄도미사일국(ABMA) 의뢰) |
| 원산지 | 미국 |
| 상태 | 퇴역 |
| 제원 | |
| 높이 | 21.2 m |
| 직경 | 1.78 m |
| 질량 | 28,500 kg |
| 단 | 3단 |
| 페이로드 위치 | 준궤도 |
| 페이로드 | 11 kg |
| 발사 | |
| 발사 장소 | 케이프커내버럴 우주군 기지 LC-5, 6 |
| 발사 횟수 | 3회 |
| 성공 | 1회 |
| 실패 | 1회 |
| 부분적 성공 | 1회 |
| 최초 발사 | 1956년 9월 20일 |
| 마지막 발사 | 1957년 8월 8일 |
| 1단 | |
| 이름 | 레드스톤 (연장형) |
| 엔진 | A-7 1기 |
| 추력 | 42,439 kgf |
| 비추력 | 235 초 |
| 연소 시간 | 155 초 |
| 연료 | 액체 산소/하이드라진 |
| 2단 | |
| 이름 | 서전트 클러스터 |
| 엔진 | 고체 연료 로켓 11기 |
| 추력 | 7,480 kgf |
| 비추력 | 214 초 |
| 연소 시간 | 6 초 |
| 연료 | 고체 연료 |
| 3단 | |
| 이름 | 서전트 클러스터 |
| 엔진 | 고체 연료 로켓 3기 |
| 추력 | 2,040 kgf |
| 비추력 | 214 초 |
| 연소 시간 | 6 초 |
| 연료 | 고체 연료 |
2. 구성 및 특징
주피터-C는 2개의 고체 추진제 상단을 갖춘 수정된 레드스톤 탄도 미사일로 구성되었다. 레드스톤의 탱크는 추가 추진제를 제공하기 위해 2.4m 연장되었고, 계측 장치도 레드스톤보다 작고 가벼웠다.
2단과 3단은 차량 상단에 "통" 형태로 묶여 있었다. 2단은 11개의 축소된 서전트 로켓 엔진의 외부 링이었고, 3단은 그 안에 묶인 3개의 축소된 서전트 로켓 클러스터였다. 이들은 격벽과 링으로 고정되었고 원통형 외부 쉘로 둘러싸여 있었다. 쉘의 거미줄 모양 베이스 플레이트는 1단계 계측 섹션에 장착된 볼 베어링 샤프트에 놓여 있었다. 두 개의 전기 모터가 클러스터된 모터가 점화될 때 추력 불균형을 보상하기 위해 통 안에서 분당 450~750회 회전했다. 회전 속도는 프로그래머에 의해 조절되어 비행 중 1단계의 변화하는 공진 주파수와 결합되지 않도록 했다.[8]
상단 튜브는 발사 전에 육안으로 회전했다. 1단계 비행 중 차량은 자이로 제어 자동 조종 장치에 의해 유도되었다. 간단한 강철 테이블에서 수직 발사 후 차량은 1단계 연소 시 수평에서 40도 각도로 이동하도록 프로그래밍되었으며, 이는 발사 후 157초에 발생했다.[9]
1단계 연소 시 폭발 볼트가 발사되고 스프링이 계측 섹션을 1단계 탱크에서 분리했다. 계측 섹션과 회전하는 통은 계측 섹션 바닥에 위치한 4개의 에어 제트를 통해 천천히 수평 위치로 기울어졌다. 약 247초의 관성 비행 후 수직 비행의 정점이 발생했을 때 지상에서 전송된 무선 신호가 두 번째 단계의 11개 로켓 클러스터를 점화하여 통을 계측 섹션에서 분리했다. 그런 다음 세 번째 단계가 점화되어 원지점을 높였다. 1956년 베르너 폰 브라운이 제안한 프로젝트 오비터를 위해 설계된 이 시스템을 통해 주피터-C는 상단 단계에서 유도 시스템의 필요성을 없앴다.[10]
- 구성 무게 (\익스플로러 1호 발사 시, 적재/공란 상태)
| 구분 | 전체 | 1단계 | 2단계 | 3단계 |
|---|---|---|---|---|
| 적재 시 | 29000kg | 28400kg | 460kg | 130kg |
| 공란 시 | 4640kg | 4400kg | 220kg | 64kg |
2. 1. 1단 로켓
주피터-C의 1단은 레드스톤 탄도 미사일의 개량형으로, 추진제 탱크를 2.4m 연장하여 더 많은 추진제를 탑재할 수 있도록 했다. 탑재 장치 또한 레드스톤보다 소형 경량화되었다. 1단 로켓 엔진은 로켓다인 A-7 엔진을 사용했다.| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 추력 | 370kN |
| 연소 시간 | 155초 |
| 비추력 | 235초 (2.30 kN·s/kg) |
| 추진제 | 산화제: 액체 산소, 연료: 하이드라인 (60% 비대칭 디메틸히드라진과 40% 디에틸렌트리아민)[8] |
| 추진제 공급 | 터보펌프 방식 |
| 터빈 구동 | 90% 과산화 수소를 촉매 분해하여 생성된 수증기[9] |
1단 비행 중에는 자이로 자동 제어 장치로 비행을 제어하며, 서보로 제어되는 1단의 동익과 제트 분사를 통해 유도된다. 발사대에서 수직 발사된 후, 기체는 미리 설정된 코스에 따라 비행하며, 발사 후 157초에 1단 연소가 종료될 때 수평에서 40도 각도로 기울어진다.[10] 1단 연소 종료 후에는 폭발 볼트를 통해 1단 탱크가 회전하는 기기부와 분리된다.
2. 2. 2단 및 3단 로켓
주피터-C의 2단은 서전트 미사일의 로켓 모터를 소형화한 11기를 묶어 원형으로 배치한 것이다. 3단은 마찬가지로 소형화된 서전트 미사일 로켓 모터 3기를 2단 내부에 묶은 형태이다. 이들은 격벽과 링으로 고정되었고, 원통형 외피로 둘러싸여 있었다. 1단 탑재 장비 부분에 설치된 볼 베어링 축에 외피의 기부가 연결되어, 2대의 전기 모터로 상단부가 분당 450~750회 회전하며 로켓 클러스터의 추력 불균형을 보정했다. 상단부는 발사 전부터 회전하며, 1단 비행 중에도 회전했다. 또한 공진을 피하기 위해 회전 속도는 미리 조정되었다.[8]1단 비행 중에는 자이로를 이용한 자동 제어 장치로 비행을 제어했다. 서보로 제어되는 1단의 날개와 제트 분사를 통해 유도되었다. 발사대에서 수직으로 발사된 후, 기체는 미리 설정된 경로를 따라 비행했다. 발사 후 157초에 1단 연소가 종료될 때 수평에서 40도 각도로 기울어졌다.[9]
1단 연소 종료 후 폭발 볼트를 작동시켜 1단 탱크를 회전하는 장비 부분과 분리했다. 장비 부분과 회전하는 단은 장비 부분 하부에 있는 제트 분사를 통해 천천히 수평으로 기울어졌다. 수직 비행 정점 (약 247초 후)에서 무선 신호로 2단의 11기 로켓을 점화하여 단을 장비 부분에서 분리했다. 그 후 3단이 점화되어 원지점을 높였다. 1956년 베르너 폰 브라운이 프로젝트 오비터를 위해 설계한 이 방식 덕분에 주피터-C는 상단 단에 유도 장치가 필요 없었다.[10]
| 구분 | 2단 | 3단 |
|---|---|---|
| 구성 | 11 x 서전트 축소형 로켓 | 3 x 서전트 축소형 로켓 |
| 추력 | 73kN | 24kN |
| 연소 시간 | 6.5 초 | 6.5 초 |
| 비추력 | 220 초 (2.16 kN·s/kg) | 235 초 (2.30 kN·s/kg) |
| 추진제 | 폴리설파이드-알루미늄 및 과염소산 암모늄 (고체 추진제) | 폴리설파이드-알루미늄 및 과염소산 암모늄 (고체 추진제) |
| 회전 안정화 | 분당 450~750회 회전 (전기 모터 구동) | 분당 450~750회 회전 (전기 모터 구동) |
2. 3. 유도 시스템
1단 비행 중에는 자이로 제어 자동 조종 장치로 유도되며, 서보를 통해 1단의 에어 베인과 제트 베인을 제어한다. 수직 발사 후, 1단 연소 시(발사 후 157초)에 수평에서 40도 각도로 이동하도록 프로그래밍되었다.[9]1단계 연소 시 폭발 볼트가 발사되고 스프링이 계측 섹션을 1단계 탱크에서 분리한다. 계측 섹션과 회전하는 통은 계측 섹션 바닥에 있는 4개의 에어 제트를 통해 천천히 수평 위치로 기울어진다. 약 247초 동안 관성 비행 후, 지상에서 보낸 무선 신호가 2단계 로켓을 점화하여 통을 계측 섹션에서 분리한다. 이후 3단계가 점화되어 원지점을 높인다. 1956년 베르너 폰 브라운이 제안한 오비터 계획을 위해 설계된 이 시스템은 상단 단계에서 유도 시스템이 필요 없도록 만들었다.[10]
3. 주노 I
주노 I은 주피터-C를 기반으로 개발된 위성 발사체였지만, 3단 로켓 위에 4단 로켓을 추가하고 1단 로켓의 연료를 하이드라인으로 변경하였다. 주노라는 이름은 베르너 폰 브라운이 위성 발사를 무기가 아닌 뱅가드 로켓처럼 평화로운 것으로 보이게 하려는 의도에서 비롯되었는데, 뱅가드 로켓은 기상 연구 로켓인 바이킹 로켓에서 개발되었다. 주노 I은 주피터-C와 높이가 21.2미터로 같았고, 4단 로켓이 쉘 안에 숨겨져 있었기 때문에, 미국 최초의 궤도 위성을 성공적으로 발사했음에도 불구하고 종종 주피터-C로 잘못 불리기도 한다.[1]
4. 암호화된 일련번호
IRBM 프로젝트의 일부였던 주피터-C의 로켓 제조 순서는 군사 기밀이었다. 따라서 로켓 측면에 표시된 일련번호는 평문이 아닌 간단한 변환 암호로 작성되었다. 이 암호는 설계 및 테스트 기지인 헌츠빌의 이름에서 중복 문자를 제거한 HUNTSVILE을 사용했다. 각 알파벳은 숫자를 나타내는데, H는 1, U는 2, ..., E는 9, X는 0을 의미했다.[11][12] 예를 들어 익스플로러 1을 발사한 주노 I 로켓에는 "UE"가 칠해져 있었는데, 이는 실제 일련번호 29를 의미한다(U→2, E→9).[11][12]
5. 발사 기록
| 순번 | 발사일 | 탑재체 | 고도 | 속도 | 사거리 | 비고 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1956년 9월 20일 | 39.2kg (14kg 가짜 인공위성 포함) | 1100km | 7km/s | 5300km | [5][13][15] |
| 2 | 1957년 5월 15일 | 140kg 축소 주피터 탄도미사일 열방호 덮개 | 560km | 1100km | [5][13] | |
| 3 | 1957년 8월 8일 | 1/3 크기 주피터 탄도미사일 열방호 덮개 | 460km | 2140km | 주노 I (4단 로켓 구성)[5][13][16] |
참조
[1]
웹사이트
Redstone Arsenal Historical Information – 1957
http://history.redst[...]
United States Army
2015-05-15
[2]
웹사이트
Redstone Arsenal Historical Information – Jupiter
http://history.redst[...]
United States Army
2015-05-15
[3]
웹사이트
Rockets and Missiles
http://www.spaceline[...]
2018-04-19
[4]
서적
Cheerleader in Chief, in Eisenhower’s Sputnik Moment: The Race for Space and World Prestige
[5]
웹사이트
Jupiter-C Explorer-I
https://history.nasa[...]
NASA
[6]
웹사이트
Redstone Arsenal Historical Information – Redstone Rocket
http://history.redst[...]
United States Army
2015-05-15
[7]
웹사이트
Redstone Arsenal Historical Information – Explorer I
http://history.redst[...]
United States Army
2015-05-15
[8]
웹사이트
ABMA Juno I
http://www.designati[...]
Designation-systems.net
2013-03-25
[9]
간행물
Juno V Space Vehicle Development Program Report No. DSP-TM-10-58
NASA
1958-10
[10]
간행물
Juno V Space Vehicle Development Program Status Report, DSP-TM-11-58
NASA
1958-11
[11]
웹사이트
Rockets and Missiles / Jupiter C Fact Sheet
http://www.spaceline[...]
2018-04-19
[12]
웹사이트
SP-4402 Origins of NASA Names
https://history.nasa[...]
2018-12-26
[13]
웹사이트
Jupiter-C
https://space.skyroc[...]
2023-10-14
[14]
웹사이트
Jupiter-C Explorer-I
http://history.nasa.[...]
NASA
2007-10-12
[15]
웹사이트
Explorer-I and Jupiter-C
http://www.hq.nasa.g[...]
NASA
2010-09-23
[16]
문서
Data Sheet
国立航空宇宙博物館, スミソニアン協会, Department of Astronautics
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