다목적 연구실 모듈
1. 개요
다목적 연구실 모듈(MLM)은 국제 우주 정거장(ISS)의 러시아 궤도 부분에서 실험, 도킹, 화물 보관, 승무원 작업 및 휴식 공간으로 사용될 다목적 모듈이다. 1990년대에 개발이 시작되었으나 여러 차례 발사가 지연되었고, 2021년 7월에 발사되어 ISS에 도킹되었다. 도킹 후 추진기 오작동으로 인해 ISS의 자세가 일시적으로 변경되는 사고가 발생하기도 했다. MLM은 과학 실험 에어록과 유럽 로봇 팔(ERA)을 갖추고 있으며, 추가 장비 설치를 통해 기능을 확장하고 있다. 2008년 한국은 MLM 개발에 참여할 기회가 있었으나, 경제적인 이유로 불참했다.
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| 정거장 | 국제 우주 정거장 |
|---|---|
| 발사 | 2021년 7월 21일 14:58:25 (UTC) |
| 발사체 | 프로톤-M |
| 도킹 | 2021년 7월 29일 13:29:01 (UTC) (즈베즈다 나디르) |
| 질량 | 20357 kg |
| 길이 | 13.12 m |
| 폭 | 29.7 m |
| 지름 | 4.25 m |
| 부피 | 80.9 m³ 거주 가능: 70 m³ |
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| 러시아어 | Нау́ка (lit. Science) |
|---|---|
| 러시아어 (전체) | Многоцелевой лабораторный модуль, усоверше́нствованный |
| 영어 | Multipurpose Laboratory Module, MLM |
| 한국어 번역 | 다목적 실험 모듈 |
| 영어 (대안) | Multipurpose Laboratory Module-Upgrade Docking and Stowage Module: DSM Docking and Cargo Module: DCM Universal Docking Module: UDM |
| 러시아어 약칭 | МЛМ-У |
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프로톤 로켓으로 발사한 우주선 -
자랴 모듈
자랴 모듈은 국제 우주 정거장의 초기 모듈로서 전력 공급, 추진, 저장 공간 등의 핵심 기능을 제공하며 러시아 궤도 구역과 미국 궤도 구역을 연결하는 중요한 구성 요소이다. -
프로톤 로켓으로 발사한 우주선 -
스페크트르-RG
스페크트르-RG는 러시아-독일 공동 우주 엑스선 천문대로, 2019년 발사되어 L2 라그랑주 점에 위치하여 엑스선 망원경을 통해 우주를 관측하는 전천 탐사를 목표로 했으나, 2022년 우크라이나 침공으로 eROSITA 망원경 운영이 중단되었다. -
2020년 러시아 -
스푸트니크 V 코로나19 백신
스푸트니크 V는 러시아에서 개발된 코로나19 백신으로, 아데노바이러스 벡터 기술을 기반으로 하며, 2가지 다른 혈청형을 사용하여 면역 반응을 유도하고, 90% 이상의 효능을 보여 여러 국가에서 긴급 사용 승인을 받았다. -
2020년 러시아 -
2020년 러시아-사우디아라비아 유가 전쟁
2020년 러시아-사우디아라비아 유가 전쟁은 러시아와 사우디아라비아 간의 석유 생산 감산 합의 결렬로 시작되어 유가가 급락하고 세계 경제에 광범위한 영향을 미친 사건이다. -
2018년 러시아 -
보스토크 2018
2018년 러시아에서 실시된 보스토크 2018은 러시아, 중국, 몽골, 터키 등이 참여한 대규모 군사 훈련으로, 러시아 국방장관은 1981년 자파드-81 훈련 이후 최대 규모라고 발표하며 러시아의 군사적 역량 과시 및 서방 견제 의지를 드러냈다. -
2018년 러시아 -
2018년 러시아 대통령 선거
2018년 러시아 대통령 선거에서 블라디미르 푸틴 대통령이 76.69%의 득표율로 당선되었으나, 일부 야당 지도자의 출마 제한과 크림반도 합병 문제로 유럽연합이 선거 결과를 인정하지 않아 논란이 있었다.
2. 역사
1990년대 로스코스모스는 국제 우주 정거장(ISS)의 러시아 궤도 부분을 위한 여러 연구 모듈을 계획했으나, 예산 문제와 기술적 문제로 인해 계획은 여러 차례 변경 및 지연되었다. 초기 계획에는 즈베즈다 모듈에 연결될 두 개의 러시아 연구 모듈과 FGB 설계를 기반으로 한 범용 도킹 모듈이 포함되어 있었다.
2004년 8월, 원래 자랴의 백업 비행체였던 "기본 기능 모듈 2 (Functional Cargo Block, FGB-2영어)"를 개조하여 다목적 실험 모듈(MLM, Нау́ка러시아어))을 제작하기로 결정되었다. FGB-2는 1990년대 말에 70% 정도 제작이 완료된 상태였다.
이후, 추진 시스템의 연료 밸브 누출 및 오염, 연료 탱크 내부 금속 먼지 오염, 유럽의 COVID-19 유행 등 여러 요인으로 인해 발사가 계속 지연되었다.
2008년 4월, 흐루니체프사는 국제우주정거장에 추가하기 위해 제작 중인 자랴 모듈의 개량 모델에 한국 측의 참여를 요청했다. 그러나 교육과학기술부 정경택 과장은 "러시아 측이 한국의 ISS 공동참여를 바라고 있지만, 이는 돈이 목적인 만큼 아직까지 받아들일 계획이 없다."면서 "일본이 기보 모듈에 5조 원을 투입했고, 앞으로 5조 원이 추가로 들어가는데 이같은 금액을 한국이 감당하기는 어렵다."고 말했다.
2008년 9월 30일, 이명박 대통령은 흐루니체프사를 방문하여 한러 양국 간 우주기술 협력에 대한 관심을 표명했다.
2021년 7월 21일, Нау́ка러시아어는 카자흐스탄의 바이코누르 우주 기지에서 프로톤-M 로켓에 탑재되어 발사되었고, 7월 29일 국제우주정거장에 성공적으로 도킹하였다.
도킹 후, Нау́ка러시아어는 추진 시스템 문제, 소프트웨어 결함, 냉각제 누출 등 여러 기술적 문제에 직면했다.
2.1. 개발 과정
1990년대에, 로스코스모스의 초기 국제 우주 정거장(ISS) 러시아 궤도 부분 계획에는 여러 연구 모듈이 포함되어 있었으나, 예산 문제로 축소되었다. 2004년 8월, 원래 자랴의 백업 비행체였던 "기본 기능 모듈 2 (Functional Cargo Block, FGB-2영어)"를 개조하여 다목적 실험 모듈(MLM)을 제작하기로 결정되었다. FGB-2는 1990년대 말에 70% 정도 제작이 완료된 상태였다.
2005년, 유럽 우주국(ESA)과 러시아는 MLM과 유럽 로봇 팔을 함께 발사하기로 합의했다.
2004년 러시아 연방 우주국은 MLM을 프로톤 로켓으로 발사할 것을 발표했으나, 이후 MLM 계획은 여러 차례 지연되었다.
2013년 말, MLM의 최종 시험에서 추진 시스템의 연료 밸브 누출 및 오염이 발견되었고, 수리를 위해 흐루니체프로 반송되었다. 2017년에는 연료 탱크 내부 금속 먼지 오염으로 인해 추가적인 지연이 발생했다.
2020년에는 유럽의 COVID-19 유행으로 인해 발사 일정이 다시 연기되었다.
2021년 7월 8일, 로스코스모스는 같은 해 7월 21일에 프로톤 M 로켓으로 발사한다고 발표했다. 2021년 7월 21일, 카자흐스탄의 바이코누르 우주 기지에서 프로톤-M에 탑재된 상태로 발사되었으며, 2021년 7월 29일, 로스코스모스는 나우카가 ISS에 도킹에 성공했다고 발표했다.
나우카가 도킹된 후 3시간 뒤, 나우카가 예정에 없던 엔진 분사를 하여 문제가 발생했다. 이로 인해 우주정거장과 즈베즈다 모듈의 자세 제어 슬러스터가 작동하여, 우주정거장이 540도(당초 발표에서는 45도) 기울어지는 문제가 발생했지만, 다행히 7명의 비행사는 무사했고 우주정거장의 자세도 복구되었다. 로스코스모스는 2021년 7월 30일, 이 문제의 원인이 나우카를 원격 조작하는 프로그램의 오류라고 발표했다.
2023년 10월 10일, 보조 라디에이터에서 냉각제 누출이 발생했다.
2.2. 발사 및 도킹
Нау́ка러시아어는 2021년 7월 21일 카자흐스탄의 바이코누르 우주 기지에서 프로톤-M 로켓에 탑재되어 성공적으로 발사되었다. 발사 8일 후인 2021년 7월 29일, 국제우주정거장의 즈베즈다 모듈에 자동 도킹 방식으로 성공적으로 도킹하였다.
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도킹 3시간 후, Нау́ка러시아어가 예정에 없던 엔진 분사를 하여 국제우주정거장과 즈베즈다 모듈의 자세 제어 슬러스터와 충돌했다. 이로 인해 우주정거장 구조물에 스트레스가 가해져 파괴될 위험이 있어 슬러스터를 정지시켰다. 11분 동안 승무원과 연락이 되지 않았고, NASA는 우주선 비상 사태를 선언했다. 55분 후 지상 관제관에 의해 정지되었다. 540도(당초 발표에서는 45도) 기울어지는 문제가 발생했지만, 7명의 비행사는 무사했고 우주정거장의 자세도 복구되었다. 로스코스모스는 7월 30일, 원인이 Нау́ка러시아어를 원격 조작하는 프로그램의 오류라고 발표했다.
2.3. 도킹 이후 문제점
Нау́ка러시아어가 ISS에 도킹한 후 몇 가지 문제가 발생했다.
2021년 7월 29일, 나우카는 ISS에 성공적으로 도킹했지만, 도킹 후 약 3시간 뒤 나우카의 온보드 컴퓨터 소프트웨어 오류로 인해 추진기가 예기치 않게 작동했다. 이로 인해 ISS의 자세가 540도(당초 발표에서는 45도) 가량 틀어지는 사고가 발생했다. 이 사고로 ISS에 탑승하고 있던 7명의 우주비행사들은 무사했고, ISS의 자세도 곧 복구되었다. 11분 정도 우주비행사들과의 교신이 두절되었고, NASA는 우주선 비상사태를 선언하기도 했다.
2023년 10월 10일에는 나우카의 보조 라디에이터에서 냉각제가 누출되는 사고가 발생했다. 이는 소유스 MS-22, 프로그레스 MS-21에 이어 세 번째 냉각제 누출 사고였다.
3. 용도
나우카(러시아어: Наука, 과학)는 국제 우주 정거장(ISS) 러시아 궤도 부분(ROS)의 주요 실험실로, 라스벳 모듈(Mini-Research Module 1)과 포이스크 모듈(Mini-Research Module 2)과 함께 작동한다.
나우카는 다음과 같은 다양한 용도로 활용된다.
* 주요 연구실: 러시아의 주요 연구 모듈로서, 다양한 과학 실험 및 기술 테스트를 수행한다.
* 승무원 지원: 승무원을 위한 작업 공간, 휴식 공간, 생명 유지 장비 등을 제공한다. 유럽 우주국(ESA)의 유럽 로봇 팔(ERA)이 설치되어 있으며, 산소 생산 시스템, 갤리, 소변 재활용 시스템이 있는 화장실, 러시아 궤도 부분에 있는 3개의 수면 스테이션 중 하나를 포함한 생명 유지 장비가 포함되어 있다.
* ISS 백업: 조종 시스템을 갖추고 있어 ISS의 백업 서비스 모듈 역할을 수행할 수 있다.
* 화물 보관: 실험 장비, 보급품 등을 보관하는 공간으로 활용된다.
* 도킹 포트: 다른 우주선과의 도킹을 위한 포트를 제공한다. SSVP-M 도킹 포트 2개가 있으며, 수동형 바닥 포트는 프리찰을, 능동형 천정 포트는 즈베즈다를 통해 나우카를 정거장에 연결하는 데 사용된다.
나우카는 기능 화물 블록(FGB) 설계를 기반으로 한다. 길이는 13.12m, 폭은 4.25m이며, 스테인리스 강, 알루미늄 합금, 케블라, 세라믹 울 단열재로 만들어져 총 질량은 20350kg이다. 2010년 5월 우주왕복선 아틀란티스(STS-132)에 의해 미니 연구 모듈 1(Mini-Research Module 1: MRM-1영어)이 ISS로 운송될 때, MLM에서 사용할 소형 실험용 에어록, MLM용 라디에이터 패널, 유럽 로봇 팔(ERA)의 예비 팔꿈치 관절, 선외 작업용 플랫폼도 함께 운송되었다.
3.1. 과학 실험 에어록 (ShK)
나우카에는 과학 실험 에어록(ShK)이 설치되어 있어, ISS 외부에서 실험을 수행할 수 있다. 이 에어록은 1200mm 크기의 페이로드를 처리하도록 설계되었으며, 부피는 , 무게는 1050kg이고 최대 1.5kW의 전력을 소비한다. 유럽 로봇 팔(ERA)을 이용하여 페이로드를 ISS 내부와 외부로 이동시키는 데 사용된다.
ShK는 다음 용도로 사용될 예정이다.
* MLM 도킹 어댑터에서 페이로드를 꺼내 정거장 외부 표면에 배치.
* 유럽 우주국의 로봇 팔을 사용하여 과학 조사를 제거하고 외부 우주 환경에 노출시킨 다음 내부로 다시 가져오기.
* ERA 로봇 팔로부터 페이로드를 받아 에어록 내부로 옮긴 다음 MLM 가압 어댑터 내부로 옮기기.
* 에어록 내부에서 과학 실험 수행.
* 확장 테이블과 특별히 마련된 장소에서 록 챔버 외부에서 과학 실험 수행.
* ERA를 이용하여 큐브위성을 우주로 발사 (정거장의 미국 부분에 있는 일본 에어록 및 나노랙스 비숍 에어록과 유사).
당초 에어록은 MRM1의 일부로 보관되었다. 2023년 5월 4일 01:00 UTC에 ERA 로봇 팔로 챔버를 이동하여 나우카 모듈의 가압 도킹 허브의 앞쪽 활성 도킹 포트에 결합했다.
에어록은 ERA의 도움을 받아 실험을 Nauka 내외부로 전달하는 데 사용되며, 이는 Kibo의 일본 에어록과 미국 세그먼트에 있는 Nanoracks Bishop Airlock과 매우 유사한 역할을 한다.
4. 구조 및 제원
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 길이 | 13m |
| 직경 | 4.11m |
| 무게 | 20300kg |
| 압축화물 부피 | 70.0 m³ |
| 재질 | 스테인리스 강, 알루미늄 합금, 케블라, 세라믹 울 단열재 |
| 도킹 포트 | 2개의 SSVP-M 도킹 포트 (수동형 바닥 포트는 프리찰 연결, 능동형 천정 포트는 즈베즈다 연결) |
| 추진 시스템 | MDDK 추력기를 사용하는 자세 제어 시스템, 프로그레스 우주선으로부터 추진제를 수집 및 저장하여 즈베즈다로 이전 |
| 기타 | 유럽 우주국(ESA)의 유럽 로봇 팔(ERA), 산소 생산 시스템, 갤리, 소변 재활용 시스템을 갖춘 화장실, 3개의 수면 스테이션, 데스티니 바닥 창과 유사한 대형 관측 창, 에어록 모듈용 전방 포트 (9인치 너비의 창 해치) |
5. 국제 협력
유럽 우주국(ESA)과의 협력을 통해 개발된 유럽 로봇 팔(ERA)이 나우카에 설치되어 운영되고 있다. 2021년 9월 9일과 12일, 러시아 우주비행사들은 나우카 연결을 위해 두 차례 우주 유영을 실시했으며, 이 과정에서 실험용 손잡이와 부착 지점을 설치했다.
6. 한국과의 관계
2008년 4월, 흐루니체프사는 국제우주정거장(ISS)에 추가하기 위해 제작 중인 자랴 모듈의 개량 모델에 한국 측의 참여를 요청했다. 그러나 교육과학기술부 정경택 과장은 "러시아 측이 한국의 ISS 공동 참여를 바라고 있지만, 이는 돈이 목적인 만큼 아직까지 받아들일 계획이 없다"면서, "일본이 기보 모듈에 5조 원을 투입했고, 앞으로 5조 원이 추가로 들어가는데 이같은 금액을 한국이 감당하기는 어렵다"고 덧붙였다.
2008년 9월 30일, 이명박 대통령은 흐루니체프사를 방문하여 네스페로프 센터장의 안내로 ▲ 미르(Mir) 우주정거장 모형 ▲ 국제 우주정거장(ISS)용 다목적 모듈 ▲ 프로톤 로켓 최종 조립공정 등을 시찰하면서 한러 양국 간 우주기술 협력에 많은 관심을 나타냈다.
7. 도킹
나우카에는 2개의 SSVP-M 도킹 포트가 있다. 수동형 바닥 포트는 프리찰을 정거장에 연결하는 데 사용되며, 능동형 천정 포트는 즈베즈다를 통해 나우카 자체를 정거장에 연결하는 데 사용된다.
SSVP-M은 전통적인 프로브-앤-드로그 소프트 캡처 메커니즘과 APAS-95 하드 도킹 칼라를 결합한 SSVP 도킹 시스템의 하이브리드 변형이다. 이는 소유즈와 프로그레스의 표준 SSVP-G 포트와 호환되지 않지만, 소유즈나 프로그레스 우주선이 처음 사용한 포트를 사용하는 두 번째 모듈이다. 라즈베트 모듈처럼 SSVP-G 포트에 도킹할 수 없기 때문에 임시 도킹 어댑터인 SSVPA-GM이 설치되어 나우카의 바닥 포트를 SSVP-M에서 SSVP-G로 변환하여 도킹할 수 있게 했다.
이 어댑터는 프리찰이 도착하면서 제거되었다. 그 결과, 능동형 하이브리드 도킹 포트가 있는 프리찰 모듈은 재구성된 포트에만 도킹할 수 있었다. 이 도킹으로 ISS 러시아 궤도 부분의 도킹 포트 수는 8개로 늘어났다. 또 다른 포트는 에어록 ShK 모듈이 나우카와 결합할 수 있도록 하는 능동 AS-G 전방 포트였다.
2021년 7월 29일, 나우카는 13:29 UTC에 자동으로 도킹에 성공하여 정거장에 부착되었고, 승무원에 의해 정거장 작업에 투입되었다.
8. 추가 장비 설치
2021년 9월 9일과 12일, 노비츠키와 두브로프는 나우카를 국제 우주 정거장(ISS)에 연결하기 위해 두 차례 우주 유영을 수행했다. 이들은 실험용 손잡이와 부착 지점을 설치했으며, ERA를 제어하는 로봇 작업 스테이션 설치를 위한 내부 작업도 진행했다.
2021년 9월부터 2023년 8월까지 총 12번의 우주 유영을 통해 '나우카'와 ERA의 장비 설치 및 시운전이 완료되었다. 이 과정에서 ERA의 기능 구현, 라스벳에 보관되어 있던 열 라디에이터, 실험용 에어록, 작업 플랫폼 등을 '나우카'로 이전 및 설치하는 작업이 이루어졌다.