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미노타우르 IV

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1. 개요

미노타우르 IV는 미국 공군이 개발한 고체 연료 로켓으로, 오비탈 사이언스(현 노스롭 그러먼)에서 제작되었다. 미노타우르 IV, IV+, IV Lite 세 가지 변형이 있으며, 저궤도 위성 발사 및 아궤도 비행에 사용된다. 1985년부터 2005년까지 배치된 LGM-118 피스키퍼 대륙간 탄도 미사일에서 파생된 고체 로켓 모터를 사용한다. 2010년부터 2020년까지 여러 차례 발사에 성공했으며, 대한민국과 일본의 엡실론 로켓 개발에도 영향을 미쳤다.

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미노타우르 IV
로켓 정보
이름미노타우르 4호
기능우주 발사체
제작사노스럽 그러먼
보잉
록히드 마틴
덴버 에어로스페이스
발사 비용5천만 달러
높이23.88 m
지름2.34 m
질량86,300 kg
단수4
상태현역
발사장케이프 커내버럴, SLC-46
코디악 아일랜드, LP-1
반덴버그, SLC-8
왈롭스 아일랜드, LP-0B
최초 발사2010년 4월 22일
마지막 발사2020년 7월 15일
발사 횟수7
성공 횟수7
파생형미노타우르 V
계열미노타우르
성능
저궤도 (LEO) 운반 능력IV: 1591 kg (고도 200 km, 경사 28.5°)
IV+: 1837 kg (고도 200 km, 경사 28.5°)
6600km 준궤도 궤적 운반 능력IV Lite: 3000 kg
단별 정보
1단name: SR-118
thrust: 2224 kN
SI: 229 isp
burntime: 56.6 seconds
fuel: HTPB
2단name: SR-119
thrust: 1223 kN
SI: 308 isp
burntime: 61 seconds
fuel: HTPB
3단name: SR-120
thrust: 289 kN
SI: 300 isp
burntime: 72 seconds
fuel: NEPE
4단 (미노타우르 IV)name: Orion 38
thrust: 32.2 kN
SI: 288 isp
burntime: 67.7 seconds
fuel: HTPB
4단 (미노타우르 IV+)name: Star 48BV
thrust: 68.6 kN
SI: 288 isp
burntime: 84.1 seconds
fuel: HTPB
이미지
미노타우르 4 라이트
미노타우르 4 라이트의 첫 발사

2. 역사

미노타우르 IV는 무게가 86.3톤으로, 액체연료를 사용하는 북한의 90톤 은하 3호와 무게가 거의 같다. 고체 연료 사용 로켓은 구조가 간단하고 비용도 액체 연료의 10분의 1에 불과하며, 고도 200~300㎞의 저궤도 위성에는 고체 연료가 유용하다.[25]

3. 버전

미노타우르 IV는 IV, IV+, IV Lite 세 가지 버전으로 나뉜다. 미노타우르 IV와 IV+는 저궤도 임무에 사용되며, 미노타우르 IV 라이트는 극초음속 시제품 차량 테스트와 같은 준궤도 발사에 사용된다. 정지 천이 궤도 또는 달 전이 궤도와 같은 고에너지 궤적을 위해서는 미노타우르 V가 사용되는데, 이는 미노타우르 IV+에 다섯 번째 단계를 추가한 것이다.

2011년 HTV-2b 발사 전 밴덴버그 SLC-8에 있는 미노타우르 IV 라이트 로켓

3. 1. 미노타우르 4호

미노타우르 4호는 4단 로켓으로, 사용하는 4단 로켓의 종류에 따라 라이트와 헤비로 나뉜다.

  • 미노타우르 4호 라이트: 4단에 오리온-38 로켓을 사용하며, 준궤도 발사, 즉 핵미사일처럼 지상에 낙하하는 용도로 사용된다.
  • 미노타우르 4호 헤비: 4단에 STAR-48BV 로켓을 사용하며, 궤도 발사 용도로 사용된다.


표준형 미노타우르 4호 로켓은 4단계로 구성된다.

단계모터연소 시간평균 추력특징
1SR11856.6초2224kN추력 벡터 제어
2SR11961초1223kN추력 벡터 제어, 확장형 노즐
372초289kN추력 벡터 제어, 확장형 노즐
4오리온 38추력 벡터 제어



초기 3단계는 모두 추력 벡터 제어를 갖추고 있어 모터 노즐을 짐벌로 움직여 로켓을 비행 방향으로 조종할 수 있다. 2단계와 3단계는 또한 확장형 노즐을 특징으로 하여 지구 대기권 상층부와 우주 진공 상태에서 성능을 향상시킨다.[2]

미노타우르 4호의 4단계는 미노타우르-C, 미노타우르 I, 페가수스, 지상 기반 요격기 로켓에도 사용되는 오리온 38 모터이다. 이 모터는 탑재체의 최종 궤도 진입 연소를 수행한다. 처음 세 단계와 마찬가지로 오리온 38도 추력 벡터링을 특징으로 하며 5도의 움직임 범위를 갖는다.[2]

ORS-5 임무의 경우, 미노타우르 4호는 탑재체를 적도 궤도에 진입시키기 위해 두 번째 오리온 38 모터를 장착했다. 또한, 다른 미노타우르 4호 임무에서는 추가적인 궤도 기동 능력을 위해 하이드라진 보조 추진 시스템(HAPS)을 사용했다. HAPS는 고체 모터로는 미세 조절이 불가능하기 때문에 탑재체의 궤도를 미세 조정하기 위해 페가수스 로켓용으로 개발되었다.

3. 2. 미노타우르 4호+

미노타우르 IV+는 미노타우르 IV의 고성능 변형 모델이다. 처음 3단은 동일하지만, 4단은 오리온 38 로켓에서 STAR-48BV 모터로 대체되었다. 스타 모터는 오리온 모터보다 더 많은 추진제를 탑재하여, 로켓이 저궤도에 약 200kg의 추가 탑재체를 실을 수 있게 하거나, 타원 궤도로 탑재체를 보낼 수 있게 해준다. 스타 48BV는 평균 68.63kN의 추력으로 85.2초 동안 연소하며, 스타 48 모터에서는 드물게 추력 벡터링 기능도 갖추고 있다.[2] 스타 48 모터는 아틀라스 V, 델타 IV, 우주왕복선에서도 사용되었으며, 델타 II에서도 70회 이상 임무를 수행했다.

미노타우르 IV+는 고에너지 성능 향상을 위해 차량에 추가 스타 37FM 단계를 추가한 미노타우르 V 로켓을 만드는 데 더욱 발전했다. 이 구성은 2024년 현재까지 단 한 번만 비행했으며, 추가 발사 일정은 없다. 또한, 더 강력한 미노타우르 VI 및 미노타우르 VI+ 컨셉은 미노타우르 IV+를 기반으로 하며, 차량 성능 향상을 위해 추가 SR118 모터를 1단으로 사용했다. 그러나 미노타우르 VI 변형 모델은 모두 비행하지 않았으며 발사 일정도 잡혀 있지 않다.

3. 3. 미노타우르 4호 라이트

미노타우르 IV Lite는 미노타우르 IV의 준궤도 구성 버전이다. 표준형과 동일한 1, 2, 3단 로켓을 사용하지만 4단 로켓은 탑재하지 않는다. IV Lite는 극초음속 항공기 또는 미사일 요격과 같은 신기술을 시험하려는 정부 고객을 위해 준궤도 임무에 사용된다. 2024년 5월 현재 미노타우르 IV Lite는 HTV-2 프로그램을 지원하기 위해 두 번 발사되었다.[1]

이 변형은 발사되지 않은 미노타우르 III 로켓과 거의 동일하며, 이 로켓 역시 준궤도 임무를 수행하기 위해 설계되었다.[1]

4. 대한민국

대한민국은 425사업을 통해 미노타우르 4호를 개발할 것이라는 보도가 있다.

5. 엡실론 로켓

일본의 엡실론 로켓은 미노타우르 4호와 거의 같다. 미국 티오콜이 생산하는 미노타우르4 1단 고체로켓모터인 캐스터120(SR-118)을, 일본의 IHI 에어로스페이스가 라이선스 생산하며, 엡실론 1단 모터로 사용한다.[1]

6. 발사 기록

비행 번호날짜/시간 (UTC)기종발사 기지탑재체궤도결과비고
12010년 4월 22일 23:00미노타우르 IV 라이트반덴버그, SLC-8HTV-2a준궤도성공발사는 성공했으나 탑재체는 실패
22010년 9월 26일[8] 04:41미노타우르 IV반덴버그, SLC-8SBSSSSO성공
32010년 11월 20일[8] 01:25미노타우르 IV HAPS코디악, LP-1STPSAT-2, FASTRAC-A, FASTRAC-B, FalconSat-5, FASTSAT, O/OREOS, RAX, NanoSail-D2LEO성공STP-S26 발사. 탑재체를 1차 궤도에 배치한 후, 차량을 2차 궤도로 이동시키기 위해 하이드라진 부가 추진 시스템(HAPS) 포함.
42011년 8월 11일[9] 14:45미노타우르 IV 라이트반덴버그, SLC-8HTV-2b준궤도성공발사는 성공했으나 탑재체는 실패
52011년 9월 27일 15:49미노타우르 IV+코디악, LP-1TacSat-4LEO성공첫 번째 미노타우르 IV+ 발사
62017년 8월 26일 06:04미노타우르 IV / 오리온 38CCAFS, SLC-46ORS-5LEO[10]성공ORS-5를 적도 궤도에 올리기 위해 추가적인 오리온 38 모터를 사용하여 5단 구성으로 작동.
72020년 7월 15일[11] 13:46미노타우르 IV / 오리온 38MARS, LP-0BNROL-129LEO[10]성공4개의 탑재체(USA-305 ~ USA-308)를 수송. 미노타우르 IV를 이용한 첫 번째 NRO 발사이자 버지니아주 우주 해안에서의 첫 발사.[12]


6. 1. 예정된 발사

날짜/시간 (UTC)기종발사 기지탑재체궤도비고
2024년[13]미노타우르 IV반덴버그, SLC-8NROL-174LEO
2024년 9월[14]미노타우르 IV?LEOSTP-S29A 임무
2025년 5월[15]미노타우르 IV반덴버그, SLC-8EWS-I 1LEOUSSF-261S-A 임무
미정미노타우르 IV 라이트반덴버그, SLC-8CSM준궤도
미정미노타우르 IV?LEOORS 임무
미정미노타우르 IV?LEOORS 임무


참조

[1] 웹사이트 Minotaur rocket poised to send research to new heights http://spaceflightno[...] Spaceflight Now 2010-11-18
[2] 웹사이트 Minotaur IV, V, VI User's Guide https://www.northrop[...] 2024-05-14
[3] 웹사이트 Minotaur V Launch Vehicle https://spaceflight1[...] 2024-05-15
[4] 간행물 Orbital Successfully Launches First Minotaur IV Rocket for U.S. Air Force http://www.orbital.c[...] Orbital Sciences Corporation 2010-04-27
[5] 웹사이트 Air Force Space Officials Prepare To Launch First Minotaur IV http://www.af.mil/ne[...] Air Force News Service 2010-04-16
[6] 뉴스 First Minotaur IV launches with Hypersonic Test Vehicle http://www.nasaspace[...] NASAspaceflight.com 2010-04-22
[7] 웹사이트 Minotaur-3/-4/-5 (OSP-2 Peacekeeper SLV) http://space.skyrock[...] Gunter's Space Page 2009-03-04
[8] 웹사이트 Launches http://msdb.gsfc.nas[...] NASA/Honeywell-TSI 2010-04-23
[9] 웹사이트 DARPA Readies Hypersonic Aircraft for Mach 20 Launch Test http://www.space.com[...] 2011-08-10
[10] 웹사이트 Minotaur rocket selected to launch military satellite in 2017 http://spaceflightno[...] Spaceflight Now
[11] 웹사이트 Launch Schedule https://spaceflightn[...] 2020-07-04
[12] 웹사이트 NROL-129 Launch Press Kit https://www.nro.gov/[...] NRO 2020-07-09
[13] 웹사이트 Minotaur IV - NROL-174 https://nextspacefli[...] 2024-04-04
[14] 웹사이트 Astra wins $11.5 million contract to launch military experimental payloads https://spacenews.co[...] 2023-04-30
[15] 웹사이트 Space Systems Command Awards $45.5M Launch Service Order to Northrop Grumman Systems Corporation for Prototype EWS Mission https://www.ssc.spac[...] 2023-05-25
[16] 웹사이트 Air Force's STP-S26 Mission Loaded with New Technologies http://spacenews.com[...] 2016-12-08
[17] URL http://spaceflightno[...]
[18] 간행물 Orbital Successfully Launches First Minotaur IV Rocket for U.S. Air Force http://www.orbital.c[...] Orbital Sciences Corporation 2010-04-27
[19] 웹사이트 Air Force Space Officials Prepare To Launch First Minotaur IV http://www.af.mil/ne[...] Air Force News Service 2011-01-28
[20] 뉴스 First Minotaur IV launches with Hypersonic Test Vehicle http://www.nasaspace[...] NASAspaceflight.com 2010-04-22
[21] 웹사이트 Minotaur IV Fact Sheet http://www.orbital.c[...] Orbital Sciences Corporation 2009-03-04
[22] 웹사이트 Minotaur-3/-4/-5 (OSP-2 Peacekeeper SLV) http://space.skyrock[...] Gunter's Space Page 2009-03-04
[23] 웹사이트 Launches http://msdb.gsfc.nas[...] NASA/Honeywell-TSI 2010-04-23
[24] 웹사이트 Minotaur rocket selected to launch military satellite in 2017 http://spaceflightno[...] Spaceflight Now 2015-07-10
[25] 뉴스 우주발사체 고체연료 허용…정찰위성·중장거리미사일 토대마련 연합뉴스 2020-07-28



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