콜롬버스 모듈
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1. 개요
콜롬버스 모듈은 유럽 우주국(ESA)이 개발한 국제 우주 정거장(ISS)의 과학 실험실 모듈이다. 1985년 개발이 시작되어, 여러 계획 변경을 거쳐 2008년 2월 우주왕복선 애틀랜티스를 통해 발사되었다. 콜롬버스 모듈은 스테인리스강, 케블라, 경화 알루미늄으로 제작되었으며, 10개의 활성 국제 표준 탑재체 랙(ISPR)을 수용하여 다양한 과학 연구를 지원한다. 또한, 외부 탑재체 시설을 통해 대기-우주 상호 작용 모니터(ASIM) 등 다양한 외부 실험 장비를 장착할 수 있다.
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콜롬버스 모듈 | |
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개요 | |
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소속 | 국제 우주 정거장 |
발사 | 2008년 2월 7일, 19:45 UTC |
도킹 | 2008년 2월 11일 (Harmony 우현) |
2. 역사
1985년 유럽 우주국(ESA) 이사회가 콜럼버스 계획을 승인하면서 개발이 시작되었다.[2] 초기 계획에는 유인 자유 비행체(MTFF), 접속형 가압 모듈(APM), 극궤도 플랫폼(PPF)의 세 가지 비행 형태가 포함되었다.[2] 그러나 예산 삭감과 CNES가 추진하던 에르메스 우주선 계획 취소[2] 등으로 인해 APM만 남게 되었고, 콜럼버스 궤도 시설로 명명되었다가 최종적으로 "콜럼버스"로 개칭되었다.[2]
계획이 APM만 남게 되면서, 독일의 MBB-ERNO사(후에 EADS 아스트리움 우주 수송)와 이탈리아의 탈레스 알레니아 스페이스사에 충분한 업무를 제공하기 위해 시스템 엔지니어링 책임을 분리했다.[2] 탈레스 알레니아 스페이스는 콜럼버스 전체 구성과 기계, 열, 생명 유지 시스템, HFE와 하네스 설계 제작을, EADS 아스트리움 우주 수송은 콜럼버스의 설계, 전기 배선 설계 및 소프트웨어를 포함한 전자 시스템에 책임을 졌다.[2] 이러한 책임 분할은 비용 문제로 인해 개발 및 확인 과정에서 어려움을 야기했다.[2]
''콜럼버스''의 구조는 NASA를 위해 탈레스 알레니아 스페이스에서 제작한 MPLM 모듈을 기반으로 한다.[2] 2000년, 통합 전 모듈(하네스 및 튜빙 포함 구조)이 독일 브레멘으로 배송되었고, EADS 아스트리움 우주 수송에서 최종 통합 및 시스템 테스트를 수행했다.[2] 2006년 5월 27일, ''콜럼버스''는 브레멘에서 케네디 우주 센터까지 에어버스 벨루가에 탑재되어 운송되었다.[2]
최종 일정은 개발 문제와 유럽 우주국(ESA)의 설계 변경으로 인해 계획보다 길어졌지만, 우주왕복선 문제로 발사가 지연되어 결과적으로 일정이 맞춰졌다.[2] 주요 설계 변경 사항으로는 유럽 탑재체 조직들이 추진한 ''외부 탑재체 시설''(EPF) 추가가 있었다.[2]
2. 1. 개발 배경
1985년 유럽 우주국(ESA) 이사회가 콜럼버스 계획을 승인하면서 개발이 시작되었다. 초기 계획에는 유인 자유 비행체(MTFF), 접속형 가압 모듈(APM), 극궤도 플랫폼(PPF)의 세 가지 비행 형태가 포함되었다. 그러나 예산 삭감과 CNES가 추진하던 에르메스 우주선 계획 취소 등으로 인해 APM만 남게 되었고, 콜럼버스 궤도 시설로 명명되었다가 최종적으로 "콜럼버스"로 개칭되었다.계획이 APM만 남게 되면서, 독일의 MBB-ERNO사(후에 EADS 아스트리움 우주 수송)와 이탈리아의 탈레스 알레니아 스페이스사에 충분한 업무를 제공하기 위해 시스템 엔지니어링 책임을 분리했다. 알레니아는 콜럼버스 전체 구성과 기계, 열, 생명 유지 시스템, HFE와 하네스 설계 제작을, EADS는 콜럼버스의 설계, 전기 배선 설계 및 소프트웨어를 포함한 전자 시스템에 책임을 졌다. 이러한 책임 분할은 비용 문제로 인해 개발 및 확인 과정에서 어려움을 야기했다.
''콜럼버스''의 구조는 NASA를 위해 탈레스 알레니아 스페이스에서 제작한 MPLM 모듈을 기반으로 한다.[2] 2000년, 통합 전 모듈이 독일 브레멘으로 배송되었고, EADS 아스트리움 우주 수송에서 최종 통합 및 시스템 테스트를 수행했다.[2] 2006년 5월 27일, ''콜럼버스''는 브레멘에서 케네디 우주 센터까지 에어버스 벨루가에 탑재되어 운송되었다.[2]
최종 일정은 개발 문제와 유럽 우주국(ESA)의 설계 변경으로 인해 계획보다 길어졌지만, 우주왕복선 문제로 발사가 지연되어 결과적으로 일정이 맞춰졌다.[2] 주요 설계 변경 사항으로는 유럽 탑재체 조직들이 추진한 ''외부 탑재체 시설''(EPF) 추가가 있었다.[2]
2. 2. 제작 및 발사
유럽 우주국(ESA)은 EADS 아스트리움 우주 수송을 주 계약자로 선정하여 ''콜롬버스'' 전체 설계, 검증 및 통합을 진행했다.[4][5] ''콜롬버스''의 구조, 미세 운석 보호 시스템, 능동 및 수동 열 제어, 환경 제어, 하네스 및 모든 관련 지상 지원 장비는 알카텔 알레니아 스페이스가 이탈리아 토리노에서 설계하고 인증했다.[4][5] 관련 하드웨어는 2001년 9월에 브레멘으로 보내졌으며, 독일 브레멘에 있는 EADS 아스트리움 우주 수송 시설에서 시스템 수준으로 제작 및 인증을 받았다.[4][5]
2007년 11월, ''콜롬버스''는 케네디 우주 센터 우주 정거장 처리 시설에서 애틀랜티스 궤도선의 화물칸에 설치되어 ISS 조립 비행 1E(STS-122) 발사 준비를 마쳤다.[6] 우주 왕복선 외부 연료 탱크(ET)에 액체 수소와 액체 산소를 채우는 동안 발생한 센서 문제로 인해 발사가 여러 차례 연기되었으나,[18][19] 2008년 2월 7일 오후 2시 45분(EST)에 성공적으로 발사되었다.[20]
2. 3. 국제 우주 정거장과의 도킹
캐나다암2는 2008년 2월 11일, 국제 우주 정거장(ISS)에 도착한 콜럼버스 모듈을 우주왕복선의 화물칸에서 꺼내 하모니의 우현에 도킹시켰다.[7][20]
3. 구조 및 제원
콜럼버스 모듈은 스테인리스강, 케블라, 경화 알루미늄으로 제작된 원통형 모듈로, 두 개의 엔드 콘으로 구성되어 있다. 외부 직경은 4.477m, 전체 길이는 6.871m이다. 이 형태는 다목적 보급 모듈(MPLM)과 매우 유사한데, 두 모듈 모두 우주왕복선 궤도선의 화물칸에 맞도록 설계되었기 때문이다. 우현 엔드 콘에는 실험실의 대부분의 온보드 컴퓨터가 들어 있다. 좌현 엔드 콘에는 공통 결합 메커니즘이 있다.
전장은 7m, 직경은 4.5m이다. 자중은 10.3t이며, 탑재 하중은 2.5t, 궤도상 총 중량은 12.8t이다.
콜럼버스 모듈의 제원은 다음과 같다.[8][9]
- 길이: 7 m
- 직경: 4.5 m
- 총 질량: 10,300 kg
- 총 탑재 질량: 2,500 kg
- 궤도상 총 질량: 12,800 kg
- 구조 세부 사항:
- * 벽 두께 4mm
- * 용접된 엔드 콘
- * 재료: 스테인리스강, 케블라, 알루미늄

3. 1. 구조
콜럼버스 모듈은 스테인리스강, 케블라, 경화 알루미늄으로 제작된 원통형 모듈로, 두 개의 엔드 콘으로 구성되어 있다. 외부 직경은 4.477m, 전체 길이는 6.871m이다. 이 형태는 다목적 보급 모듈(MPLM)과 매우 유사한데, 두 모듈 모두 우주왕복선 궤도선의 화물칸에 맞도록 설계되었기 때문이다. 우현 엔드 콘에는 실험실의 대부분의 온보드 컴퓨터가 들어 있다. 좌현 엔드 콘에는 공통 결합 메커니즘이 있다.전장은 7m, 직경은 4.5m이다. 자중은 10.3t이며, 탑재 하중은 2.5t, 궤도상 총 중량은 12.8t이다.
3. 2. 제원
콜럼버스 모듈의 제원은 다음과 같다.[8][9]- 길이: 7 m
- 직경: 4.5 m
- 총 질량: 10,300 kg
- 총 탑재 질량: 2,500 kg
- 궤도상 총 질량: 12,800 kg
- 구조 세부 사항:
- * 벽 두께 4mm
- * 용접된 엔드 콘
- * 재료: 스테인리스강, 케블라, 알루미늄
4. 연구 활동 및 탑재체
국제 우주 정거장에서의 과학 연구 및 ELIPS: 유럽 우주 생명 및 물리 과학 프로그램에 따라, 실험실 내 활동은 독일 DLR 오버파펜호펜의 콜럼버스 제어 센터와 유럽 전역의 관련 사용자 지원 운영 센터에서 지상 제어된다.[10]
실험실은 과학 탑재체를 위해 10개의 활성 국제 표준 탑재체 랙(ISPR)을 수용할 수 있다. NASA와의 협정에 따라 ESA는 ''콜럼버스'' 연구실의 51% 사용을 할당받았으며[10] ESA는 5개의 활성 랙 위치를, NASA는 나머지 5개를 할당받았다. 4개의 활성 랙 위치는 데크 전면에, 4개는 후면에, 2개는 천장 위치에 있다. 데크 랙 3개는 생명 유지 및 냉각 시스템으로 채워져 있으며, 나머지 데크 랙과 나머지 천장 랙 2개는 보관 랙이다.
압력이 가해지지 않은 탑재체 플랫폼 4개를 ''콜럼버스'' 외부 탑재체 시설 (CEPF)의 우현 콘 외부에 부착할 수 있다.[11] 각 외부 탑재체는 까지의 소형 기기 및 실험을 수용할 수 있는 어댑터에 장착된다.[12]
처음에 ''콜럼버스'' 내부에 설치된 유럽 ISPR은 유체 과학 실험실(FSL), 유럽 생리학 모듈(EPM), 바이오랩, 유럽 서랍 랙, 유럽 보관 랙이다.[13]
STS-122 미션의 승무원에 의해 ''콜럼버스''에 유럽 기술 노출 시설(EuTEF) 플랫폼 (TRIBOLAB, PLEGPAY, MEDET, EUFIDE, DEBIE-2, FIPEX, EUTEMP, EXPOSE, DOSTEL 및 지구 관측 카메라 등 9개의 기기를 수용[14]), 태양 관측소(SOLAR), MISSE-6 (NASA 탑재체) 등 세 개의 외부 탑재체가 장착되었다.
추가로 계획된 외부 탑재체는 우주 원자 시계 앙상블(ACES), EXPORT, 대기-우주 상호 작용 모니터(ASIM), 유럽 데이터 중계 위성(EDRS) 통신 터미널(Ka-band)[15]이다.
2014년에는 ISS-RapidScat 기기가 설치되어 2016년 말까지 운영되었으며,[16] SpaceX CRS-4 우주 비행으로 ISS로 운송되었다.[16]
4. 1. 개요
4. 2. 주요 탑재체
국제 우주 정거장에서의 과학 연구 및 ELIPS: 유럽 우주 생명 및 물리 과학 프로그램도 참조실험실 내 활동은 콜럼버스 제어 센터(독일 DLR 오버파펜호펜)와 유럽 전역의 관련 사용자 지원 운영 센터에서 지상에서 제어됩니다.
실험실은 과학 탑재체를 위해 10개의 활성 국제 표준 탑재체 랙 (ISPR)을 수용할 수 있습니다.
NASA와의 협정에 따라 ESA는 ''콜럼버스'' 연구실의 51% 사용을 할당받았습니다.[10][21]
따라서 ESA는 5개의 활성 랙 위치를 할당받았으며, 나머지 5개는 NASA에 할당되었습니다.
4개의 활성 랙 위치는 데크 전면에, 4개는 후면에, 2개는 천장 위치에 있습니다.
데크 랙 3개는 생명 유지 및 냉각 시스템으로 채워져 있습니다.
나머지 데크 랙과 나머지 천장 랙 2개는 보관 랙입니다.
또한, 압력이 가해지지 않은 탑재체 플랫폼 4개를 ''콜럼버스'' 외부 탑재체 시설 (CEPF)의 우현 콘 외부에 부착할 수 있습니다.[11] 각 외부 탑재체는 230kg까지의 소형 기기 및 실험을 수용할 수 있는 어댑터에 장착됩니다.[12][22]

다음 유럽 ISPR이 처음에 ''콜럼버스'' 내부에 설치되었습니다.
최초의 3개의 외부 탑재체는 STS-122 미션의 선외 활동으로 콜럼버스에 장착되었다.
- 유럽 기술 노출 시설 (EuTEF) 플랫폼은 TRIBOLAB, PLEGPAY, MEDET, EUFIDE, DEBIE-2, FIPEX, EUTEMP, EXPOSE, DOSTEL 및 지구 관측 카메라 등 9개의 기기를 수용한다.[14] (STS-128에서 회수)
- 태양 관측소 (SOLAR)
- MISSE-6 (NASA 탑재체) (STS-128에서 회수)
계획 중인 외부 탑재체는 다음과 같다.
2014년에는 ISS-RapidScat 기기가 설치되었으며, 2016년 말까지 운영되었습니다.[16] ISS-RapidScat은 SpaceX CRS-4 우주 비행으로 ISS로 운송되었습니다.[16]
5. 모듈 비교
자르야는 러시아에서 제작한 최초의 모듈로, 1998년 11월에 발사되었다. 19톤 무게의 자르야는 추진 로켓을 장착하여 ISS의 궤도를 변경하고 추락을 방지하는 역할을 한다. 유니티는 미국에서 제작한 두 번째 모듈로, 1998년 12월에 발사되었다. 11톤 무게의 유니티는 6개의 도킹 포인트를 통해 다른 모듈들을 연결하는 역할을 한다. 즈베즈다는 러시아에서 제작한 세 번째 모듈로, 2000년 7월에 발사되었다. 19톤 무게의 즈베즈다는 우주인 거주 공간으로, 식사 및 화장실 이용이 가능하다. 데스티니는 미국에서 제작한 네 번째 모듈로, 2001년 2월에 발사되었다. 24톤 무게의 데스티니는 우주 실험실이자 미국 우주인의 체류 공간으로 사용되지만, 화장실은 없다. 하모니는 미국에서 제작한 다섯 번째 모듈로, 2007년 10월에 발사되었다. 14톤 무게의 하모니는 우주 실험실로 사용된다. 콜롬버스는 유럽에서 제작한 여섯 번째 모듈로, 2008년 2월에 발사되었다. 10톤 무게의 콜롬버스는 우주 실험실로 사용된다. 키보는 일본에서 제작한 일곱 번째 모듈로, 2008년 5월에 발사되었다. 14톤+8톤 무게의 키보는 우주 실험실로 사용된다.
6. 한국과의 관계
참조
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웹사이트
Station arm pulls Columbus module from cargo bay
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Spaceflightnow.com
2008-02-11
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ISS: Columbus Module
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The ESA Payloads for Columbus – A bridge between the ISS and exploration
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[22]
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http://www.esa.int/e[...]
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