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소유스 (우주선)

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목차

1. 개요

소유스 우주선은 소련/러시아에서 개발한 유인 우주선으로, 궤도 모듈, 귀환 모듈, 서비스 모듈로 구성된다. 발사 시에는 소유스 로켓을 사용하며, 3명의 승무원을 수송하고 약 30일 동안 생명 유지 장치를 제공할 수 있다. 자동 및 수동 도킹 시스템을 갖추고 있으며, 우주 정거장과의 도킹에 사용된다.

소유스는 여러 차례 개량을 거쳐 소유스 MS에 이르렀으며, 프로그레스 우주선과 같은 파생형도 존재한다. 1960년대부터 운용되어온 소유스는 안전성과 경제성을 인정받아, 국제 우주 정거장으로의 우주 비행사 수송에 주로 사용되었다. 2003년 콜롬비아 우주왕복선 참사 이후 2005년까지 유일한 유인 수송 수단이 되었으며, 2020년 스페이스X의 크루 드래곤 개발로 독점적 지위가 깨졌다.

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소유스 (우주선)
개요
소유스 MS, 최신 버전의 우주선
소유스 MS, 최신 버전의 우주선
제조사에네르기아
국가소련, 러시아
용도우주비행사를 궤도로 수송 및 귀환 (원래 소련 달 탐사 및 살류트와 미르 우주 정거장 수송용)
운용 기관소련 우주 계획 (1967–1991)
로스코스모스 (1992–현재)
궤도저궤도
중궤도
(달 궤도 비행 초기 프로그램)
파생형선저우
프로그레스
승무원 수3명
상태운용 중
최초 발사코스모스 133: 1966년 11월 28일 (무인)
소유스 1호: 1967년 4월 23일 (유인)
마지막 발사최신 발사: 소유스 MS-26 2024년 9월 11일 (유인)
현재 버전소유스 MS
수명

2. 설계

소유스 우주선은 궤도선, 귀환선, 기계선의 세 부분으로 구성되어 있으며, 각 모듈은 서로 다른 기능을 수행한다.


  • 궤도 모듈: 구형의 생활 공간으로, 승무원에게 필요한 공간을 제공한다.
  • 귀환 모듈: 발사 및 지구 귀환 시 승무원이 탑승하는 작고 공기역학적인 캡슐이다.
  • 서비스 모듈: 추진, 전력 및 기타 시스템을 포함하는 원통형 부분이다.


궤도 모듈과 서비스 모듈은 대기권 재진입 시 버려지며 파괴된다. 이러한 설계는 필요한 열 차폐량을 최소화하여 우주선의 무게를 줄여준다. 그 결과, 소유스는 아폴로 우주선(6.3m3)보다 더 넓은 생활 공간(7.5m3)을 제공한다.[6] 귀환 모듈은 지구로 돌아오지만 재사용은 불가능하여, 임무마다 새로운 소유스 우주선이 제작되어야 한다.[6]

소유스는 최대 3명의 승무원을 수송할 수 있으며, 약 30 인일 동안 생명 유지 장치를 제공할 수 있다.

소유스 우주선의 모듈 분해도


현재 운용 중인 유인 우주선 (최소 궤도급)


소유스 다이어그램


소유스 우주선은 다음과 같은 다양한 시스템을 갖추고 있다.

  • 열 제어 시스템
  • 생명 유지 시스템
  • 전력 공급 시스템
  • 통신 및 추적 시스템 (라스베트(Rassvet) 무선 통신 시스템, 탑재 측정 시스템(SBI), 콴트-V(Kvant-V) 우주선 제어, 클료스트-M(Klyost-M) 텔레비전 시스템, 궤도 무선 추적(RKO))
  • 탑재 복합 제어 시스템
  • 결합 추진 시스템
  • 차이카-3(Chaika-3) 운동 제어 시스템(SUD)
  • 광학/시각 장치(OVP) (VSK-4, 야간 투시 장치(VNUK-K), 도킹 램프, 조종사 시준기(VP-1), 레이저 거리 측정기(LPR-1))
  • 쿠르스 랑데부 시스템
  • SSVP 도킹 시스템
  • TORU 제어 모드
  • 진입 작동기 시스템
  • 착륙 보조 키트
  • 휴대용 생존 키트 (TP-82 또는 마카로프 권총 포함)
  • 발사 탈출 시스템




궤도 모듈(A)강하 모듈(B)서비스 모듈(C)



궤도 상의 소유스 우주선은 기체 전방에서 볼 때, 거의 구형의 궤도선, 종 모양의 귀환선, 원통형의 기계선 3개로 구성된다. 3개의 모듈 중 지상으로 귀환하는 것은 귀환선뿐이며, 다른 모듈은 재진입 시에 분리되어 대기권에 돌입하여 소멸된다.

기계선 측면에 부착된 두 장의 태양 전지 패널은 우주 공간에서 자력 발전을 통해 사용 전력을 보충한다. 소유스 초기형은 계획 변경에 따른 수 차례의 변경을 거쳐 1967년 4월 1호부터 1981년 5월 40호까지 운용되었다. 1979년 12월에는 개량형인 소유스 T가 등장, T-1부터 T-15까지 운용되었다. 이 기체는 우주 정거장과 도킹하는 것을 전제로 하며, 태양 전지 패널을 설치하지 않은 기체가 많다. 1987년에는 더욱 개량된 소유스 TM이 등장, TM-1부터 TM-34(2002년)까지 운용된 후, 2002년 10월부터 개량형 소유스 TMA가 운용되기 시작했다. 2010년 10월 초에는 소유스 TMA를 디지털 제어화한 소유스 TMA-M이 데뷔했다. 2016년 7월에는 마지막 개량형인 소유스 MS가 운용 개시했다.

탑승자의 체격에는 엄격한 제약이 있다.

지상 귀환 능력이나 생명 유지 기구를 탑재하지 않은, 수송선에 특화된 타입은 프로그레스라고 불린다. 살류트 시대부터 사용되었으며, 식량, 산소, 추진제, 예비품 등의 물자 수송에 활약하고 있다. 초대 프로그레스는 42호까지, 개량형인 프로그레스 M은 67호까지, 프로그레스 M1은 11호까지 사용되었으며, 최신형은 프로그레스 MS가 사용되고 있다.

소유스 MS는 마지막 개량형으로, 그 후계에는 2023년 현재 개발 중인 신형 우주선 오리올이 해당될 예정이다[19].

소유스 우주선의 선내 공기는 생명 유지 장치에 의해 지상의 대기 조성과 거의 동일한 70%의 질소와 30%의 산소 혼합 가스로, 1기압으로 유지된다. 이는 보스토크 우주선 이래 소련과 러시아 우주선의 전통이다.

공기는 KO2 실린더를 통해 재생산되는데, 대기 중의 이산화탄소와 승무원에게서 나오는 수분을 대부분 흡수하여 산소를 생산한다. 나머지 이산화탄소는 LiOH 실린더가 흡수한다.

2. 1. 궤도선

궤도 모듈(бытовой отсек|비토보이 아틋섹ru)은 소유스 우주선의 가장 앞부분에 있는 구형의 모듈로, 우주 비행사들이 우주 공간에서 주로 활동하는 공간이다. 소유스 TM 이후 버전부터는 승무원에게 전방 시야를 제공하는 작은 창문이 설치되었다.[6]

실험용 기기, 선외 활동을 위한 시설, 미르, 국제 우주 정거장과 같은 우주 정거장과의 도킹을 위한 장치가 설치되어 있다. 초기에는 살류트 6호와 도킹하기 전까지 에어록으로 사용되었다. 도킹 시스템을 비롯한 우주선은 자동으로 작동하거나 지상 통제에 따르는 조종사에 의해 수동으로 작동한다. 소유스 T 이후에는 도킹 시 사용하는 레이더의 돌출부가 사라졌다. 화장실 등도 궤도선에 설치되어 있다.[6]

궤도 모듈은 대기권 재진입 시 분리되어 불타 없어진다. 궤도 모듈과 귀환 모듈 사이의 해치는 밀폐하여 에어록 역할을 할 수 있으며, 승무원은 측면 포트(귀환 모듈 근처)를 통해 우주선 밖으로 나갈 수 있다. 발사대에서 승무원은 이 포트를 통해 우주선에 탑승한다.

궤도 모듈의 분리는 안전한 착륙에 매우 중요하다. 1988년 9월 소유스 TM-5의 문제 발생 이후, 귀환 기동 후에 궤도 모듈을 분리하는 것으로 절차가 변경되었다.

2. 2. 귀환선

강하 모듈을 강조한 그림


벨기에 유로 스페이스 센터에 있는 소유즈 우주선의 재진입 모듈 복제품


승무원 귀환선(Descent Module)은 우주 비행사가 발사 및 지구 귀환 시 탑승하는 종 모양의 부분이다. 1~3인승으로, 내부에서 승무원은 다리를 모으는 형태로 부채꼴 모양으로 앉는다.

대기권 재진입을 위해 기계선에서 분리된 후에는, 과산화수소를 이용한 일액식 추력기를 사용하여 적절한 자세를 유지하고, 돌입 시 최대 가속도를 줄인다. 재진입 시에는 격납된 낙하산을 열어 감속하고, 지상 약 0.8m까지 하강했을 때, 귀환선 하단에 장착된 소형 고체 역추진 로켓에 의해 에어 쿠션 효과를 이용하여 착륙 충격을 완화한다.[20]

귀환선 표면은 어블레이터로 코팅되어 있다. 이는 화학 섬유에 함침시켜 굳힘으로써 강도를 유지하고 있다. 재진입 시에는 어블레이터 자체가 녹아 열분해할 때의 융해열과 분해열, 그리고 탄화된 어블레이터에 의해 내부를 보호한다. 우주왕복선에 사용되는 내열 타일처럼 반복해서 사용할 수는 없지만, 소유즈 캡슐 자체가 반복 사용을 고려하지 않기 때문에 문제는 없다. 궤도 비행 시에는 어블레이터 위를 8장의 단열 담요가 덮고 있는데, 이는 궤도 비행 시 귀환선을 고온, 저온, 먼지로부터 보호하기 위한 것이며, 대기권 재진입 전 모듈 분리 시에 제거된다.

초기 소유즈 우주선은 3명이 탑승하기에는 좁아서 귀환 시에 여압복을 착용하지 않았다. 2명이 탑승할 경우에는 착용이 가능했다. 그러나 소유스 11호 귀환 시 귀환선의 공기가 새어 나가, 상공에서 승무원 3명 전원이 질식사한 사고 이후, 안전을 위해 여압복을 착용하게 되었다. 이에 따라 일시적으로 승무원은 최대 2명으로 줄었지만, 1976년에 등장한 개량형 소유즈 T형부터 여압복을 착용한 상태에서 3명이 탑승 가능하게 되었다.

2. 3. 기계선

기계선은 소유스 우주선의 가장 뒤쪽에 있는 원통형 모듈이다.

자세 제어 로켓, 궤도 제어 및 대기권 재진입 때 사용하는 주엔진 1기와 그 연료탱크, 비행사의 생명 유지에 필요한 산소와 물 등이 탑재되어 있다.[20] 온도 제어 장치, 전력 공급 장치, 장거리 무선 통신기, 무선 텔레미터, 오리엔테이션과 조종을 위한 장비 등도 포함되어 있다. 여기서 오리엔테이션이란 우주선이 회전하면서 계속 태양을 향하도록 하는 것을 말하며, 저출력 엔진을 사용한다. 서비스 모듈의 압력을 받지 않는 부분에는 주엔진과 보조 엔진이 있다.

추진제는 하이드라진 계열(비대칭디메틸히드라진과 사산화 이질소)을 사용한다.[20] 기계선은 이름 그대로 기계 장치 전용 모듈이므로 사람이 들어갈 공간은 없다. 기계선의 가장 큰 특징은 옆에 부착된 태양 전지 패널인데, 발사 때에는 접혀 있다가 궤도에 오른 뒤 펼쳐진다.

궤도선과 마찬가지로 기계선은 대기권 재진입 시 분리되어 불타버린다.

2. 4. 선내 공기

소유스 우주선의 선내 공기는 생명 유지 장치에 의해 지상의 대기 조성과 거의 동일한 70%의 질소와 30%의 산소 혼합 가스로, 1기압으로 유지된다. 이는 보스토크 우주선 이래 소련과 러시아 우주선의 전통이다. 미국은 아폴로 계획 때 아폴로 1호의 지상 시험에서 순수 산소로 인한 사고가 발생하기 전까지, 선내 기압을 낮춰 100% 순수 산소를 사용했다.

공기는 KO2 실린더를 통해 재생산되는데, 대기 중의 이산화탄소와 승무원에게서 나오는 수분을 대부분 흡수하여 산소를 생산한다. 나머지 이산화탄소는 LiOH 실린더가 흡수한다.

3. 발사 로켓

R-7 계열


소유스 우주선의 발사에는 일반적으로 R-7( 러시아어|Р-7ru) 미사일을 개량한 '''11A511'''형 로켓이 사용된다. 11A511은 러시아 국방부의 GRAU 명칭이며, 미국 의회 도서관에서는 A-2로 부른다. 소유스 우주선과 함께 소유스 로켓이라고도 불린다.

R-7의 개량형은 스푸트니크 1호와 유리 가가린이 탑승했던 보스토크 발사에 사용되었다. R-7 로켓은 본래 대륙간 탄도 미사일로 개발되었으며, 로켓에서 우주선을 핵탄두로 교체하면 핵미사일이 되어 미국에 발사할 수 있었다. 마찬가지로 미국에서도 머큐리 계획에 사용된 레드스톤 로켓도 단거리 탄도 미사일이었으며, 이는 우주 개발이 군비 경쟁과 밀접한 관계에 있다는 것을 보여준다.

R-7은 여러 차례 개량되었지만, 케로신과 액체 산소를 연료로 사용하고, 2단 로켓 주위에 4개의 1단 로켓을 설치한 클러스터 구성 등 기본적인 부분은 초기 R-7에서 계승되었다.

미국에서는 제1단의 4개 로켓을 보조 로켓 부스터(제0단)로 간주하며, 이 경우 중앙의 제2단 로켓이 제1단이 된다.

소유스 로켓 (A-2) 일람은 다음과 같다.

명칭GRAU 명칭
소유스11A511
소유스 L11A511L
소유스 M11A511M
소유스 U11A511U
소유스 U211A511U2, 11A511K
소유스 FG11A511U-FG
소유스 214A14



소유스 우주선 발사에는 16호부터 TM-34까지 소유스 U 로켓이, TMA-1부터는 소유스 FG 로켓이 사용되었다. 프로그레스 보급선 발사에는 소유스 FG 로켓의 시험을 겸해 발사된 것을 제외하면, 소유스 U 로켓이 계속 사용되고 있다.

미국과 일본에서는 부스터와 1단 로켓이라고 불리는 것을, 러시아에서는 1단 로켓과 2단 로켓이라고 부른다. A-2에서는 제1단과 제2단 모두 4개의 연소실과 자세 제어를 위한 보조 엔진(바니어 엔진)으로 구성된다. 2단은 RD-108, 1단은 RD-107 엔진을 사용한다. 보조 엔진은 제2단에 4개, 제1단에는 2개 장착되어 있으며, 이것이 RD-107과 RD-108 엔진의 차이점이다.

메인 엔진의 노즐은 고정되어 있지만, 보조 엔진에는 짐벌 기구(노즐의 방향을 기울이는 기구)가 있어, 이것을 움직여 로켓의 자세를 제어한다. 4개의 연소실로 구성된 메인 엔진의 연료를 보내는 펌프는 1개뿐이며, 펌프 앞 연소실과 노즐이 4개이다. 이렇게 하면 연소실 1개당 압력을 낮출 수 있기 때문에 압력에 대한 내구력 설계를 낮게 억제할 수 있다.

제2단 위에 트러스 부분을 거쳐 제3단 로켓이 탑재되고, 그 위에 소유스 우주선이나 프로그레스 보급선이 탑재된다. 트러스 부분은 분리에 앞서 제3단 로켓을 점화하여 트러스 부분에 분사함으로써 제2단 로켓과의 거리를 확보하여 충돌을 방지하기 위한 것이다. 소련의 다단식 로켓의 많은 부분에 채용되어 있는 기구이다. 실제로 소유스 18호에서는 분리 기구의 고장으로 분리에 실패했지만, 제3단 로켓의 추력으로 분리 기구를 태워 끊음으로써 분리에 성공하여 지구로 생환할 수 있었다.

로켓 꼭대기에는 공기 흐름을 정돈하기 위한 페어링(커버)과 어보트 타워가 장착된다. 이것들은 제1단 로켓 분리 전후 대기권 상층부에서 제거된다.

이 모든 것을 합하면 최대 직경 10.3m, 전장 49.3m, 무게 310톤이 된다.

A-2의 발사에서 독특한 점은, 발사까지 로켓을 유지하던 지주가 로켓 엔진에 점화됨과 동시에 꽃잎처럼 열리는 방식이다. 이는 로켓 경량화 때문이다.

제1단 로켓 4개를 외부에 설치한 중앙의 제2단 로켓은 경량화로 인해 구조적으로 제1단 로켓의 무게를 지탱할 수 없었기 때문에, 트러스 구조의 튼튼한 지주에 제1단 로켓이 매달린 상태로 발사된다. 이 방식은 튜울판(Tyulpan, 튤립) 발사 방식이라고 불리며, 레닌그라드 금속 주조 공장(LMZ)에서 설계되었다. 로켓 엔진이 점화되고 제1단 로켓의 추력이 올라가 자체 무게를 지탱할 수 있게 되면, 제1단 로켓을 지지하는 4개의 지주가 떨어져 바깥쪽으로 쓰러지면서 로켓은 상승을 시작한다. 이 광경은 러시아 로켓 발사에 고유한 풍경이다. 서방의 로켓에서는 부스터 무게를 제1단이 지지할 수 있기 때문에 이러한 구조는 보이지 않는다.

발사 후 114초 후에 어보트 타워, 118초 후에 제1단 로켓을 분리하고 가속한다. 157초 후에 대기권 상층부에서 페어링을 분리하고, 287초에 제2단을 분리, 제3단에 점화한다. 최종적으로 발사 후 528초 후, 소유스 우주선이 지구 궤도에 투입된다.

4. 파생형

소유스 우주선은 1960년대 초부터 지속적인 발전을 거듭해왔으며, 여러 버전과 제안, 프로젝트가 존재한다.

세르게이 코롤료프는 초기에 소유스 A-B-V (7K-9K-11K) 월면 궤도 복합체 개념을 제안했다. 이는 두 명의 우주 비행사가 탑승하는 소유스 7K 우주선이 다른 구성 요소(9K 및 11K)와 지구 궤도에서 랑데부하여 달 탐사선을 조립하는 방식이었다. 이 구성 요소는 R-7 로켓으로 발사될 예정이었다.

소유스 우주선은 궤도선, 귀환선, 기계선의 세 부분으로 구성된다. 이 중 지상으로 귀환하는 것은 귀환선뿐이며, 나머지 모듈은 대기권 재진입 시 분리되어 소멸된다. 소유스 우주선의 큰 특징은 기계선 측면에 부착된 두 장의 태양 전지 패널로, 우주 공간에서 자력 발전을 통해 전력을 보충한다.

소유스 우주선은 개량형에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.


  • 소유스 초기형(1967년 4월 ~ 1981년 5월)
  • 소유스 T (1979년 12월 ~)
  • 소유스 TM (1987년 ~)
  • 소유스 TMA (2002년 10월 ~)
  • 소유스 TMA-M (2010년 10월 ~)
  • 소유스 MS (2016년 7월 ~)


소유스와 유사하지만 수송에 특화된 프로그레스 보급선도 살류트 시대부터 사용되어 물자 수송에 활용되고 있다.

소유스 우주선의 후속으로 오리올이 개발 중이다([19]). 과거 부란과 클리페르 등의 우주선 개발이 제안되었으나 실패했다.

소유스 로켓은 현재 바이코누르 우주 기지와 플레세츠크 우주 기지에서 발사되고 있으며, 2011년 10월부터는 기아나 우주 센터에서도 상업 발사가 이루어지고 있다. 보스토치니 우주 기지에서도 2016년 4월 28일 첫 로켓 발사가 성공했다([26]).

4. 1. 1세대 소유스

1967년부터 1971년까지 운용된 소유스 1세대 우주선은 최대 3명의 승무원이 우주복 없이 탑승할 수 있도록 설계되었다. 굽은 태양 전지판과 이가 자동 도킹 항법 시스템을 사용했다는 점이 특징이다. 1세대 소유스는 소유스 7K-OK와 살류트 1호 우주 정거장 도킹을 위한 소유스 7K-OKS를 포함한다.

소유스 1호는 1967년에 발사되었으나, 기술적인 문제로 인해 우주비행사 블라디미르 코마로프가 귀환 중 사망하는 사고가 발생했다. 이는 우주 비행 역사상 최초의 비행 중 사망 사고였다.

소유스 7K-OKS는 우주 정거장 비행을 위해 설계되었으며, 우주선 간 내부 이동을 허용하는 도킹 포트를 갖추고 있었다. 1971년에 두 번의 유인 비행을 실시했는데, 소유스 11호는 귀환 중 감압 사고로 승무원 3명 전원이 사망했다.

4. 2. 2세대 소유스


소유스 7K-T라고도 불리는 2세대 소유스 우주선은 소유스 12부터 소유스 40까지 (1973년–1981년) 운용되었다. 이 우주선은 이전의 군사 소유스 개념을 바탕으로 개발되었으며, 소유스 11 사고 이후 안전을 위해 소콜 우주복을 착용한 우주 비행사 2명을 탑승시킬 수 있도록 설계되었다.[27] 태양 전지판 대신 길고 가느다란 두 개의 안테나가 장착되었다.

여러 모델이 계획되었지만, 실제로 우주로 발사된 것은 없었다. 계획되었던 모델에는 ''소유스 P'', ''소유스 PPK'', ''소유스 R'', ''소유스 7K-VI'', 그리고 ''소유스 OIS'' (궤도 연구 기지)가 있었다.

소유스 7K-T/A9 버전은 군사 알마즈 우주 정거장으로의 비행에 사용되었다.

4. 3. 3세대 소유스

소유즈-T에서 "T"는 "수송"(транспортный|translit=transportnyi|links=noru)을 의미한다. 3세대 소유스 우주선은 다시 태양 전지판을 장착하여 더 긴 임무를 수행할 수 있게 되었고, 개정된 이글라(Igla) 도킹 시스템과 서비스 모듈에 새로운 자세 제어/이동 추력기 시스템을 갖추었다. 우주복을 착용한 승무원 3명을 수송할 수 있게 된 이 우주선은 1976년부터 1986년까지 사용되었다.[27]

4. 4. 4세대 소유스

소유스-TM 우주선은 "M"이 "개량형"()을 의미하며, 1986년부터 2002년까지 미르와 국제 우주 정거장(ISS)으로의 셔틀 비행에 사용되었다.[12]

소유즈 TMA 우주선에서 "A"는 "인체 측정학적(anthropometric)" ()을 의미하며, 국제 우주 정거장(ISS)을 지원하기 위해 NASA에서 요청한 요구 사항을 충족하기 위해 몇 가지 변경 사항이 적용되었다. 여기에는 승무원의 신장과 체중에 대한 더 많은 여유와 개선된 낙하산 시스템이 포함된다. 또한 디지털 제어 기술을 갖춘 최초의 소모성 우주선이기도 하다. 소유즈-TMA는 외부에서 소유즈-TM 우주선과 동일하게 보이지만 내부의 차이로 인해 키가 더 큰 탑승자가 새로운 조절 가능한 승무원 의자에 탑승할 수 있다.[12]

소유스 TMA-M은 소유스 TMA의 업그레이드 버전으로, 새로운 컴퓨터, 디지털 내부 디스플레이, 업데이트된 도킹 장비를 사용했으며, 차량의 총 질량이 70kg 감소했다. 이 새로운 버전은 2010년 10월 7일, ISS 25차 원정 승무원을 태운 소유스 TMA-01M의 발사로 처음 선보였다.[12] 소유스 TMA-08M 임무는 유인 우주선이 우주 정거장에 도킹하는 데 걸리는 최단 시간 기록을 세웠다. 이 임무는 새로운 6시간 랑데부 방식을 사용했는데, 이는 1986년 이후 2일이 걸렸던 이전 소유스 발사보다 훨씬 빨랐다.[13]

소유즈 MS는 소유즈 우주선의 최종 업그레이드 버전이다. "MS"는 "현대화된 시스템"을 의미하며, 주로 통신 및 항법 서브 시스템에 중점을 둔 업그레이드를 반영한다. 첫 비행은 2016년 7월 소유즈 MS-01 임무로 이루어졌다.[14][15][16] 주요 변경 사항으로는 새로운 Kurs-NA 근접 시스템, 위성 항법, 재배치된 자세 제어 추진기, 개선된 도킹 메커니즘, 재사용 가능한 블랙 박스, 전력 시스템 개선, 추가적인 미세 유성체 방호, 디지털 카메라 시스템 등이 있다.[17]

5. 관련 우주선

프로그레스 우주선은 소유스 우주선을 기반으로 만들어진 무인 화물선으로, 살류트 1호 시대부터 사용되었다. 식량, 산소, 추진제, 예비 부품 등 물자 수송에 활용되었으며,[19] 초기형은 42호, 개량형인 프로그레스 M은 67호, 프로그레스 M1은 11호까지 사용되었고, 현재는 최신형인 프로그레스 MS가 사용되고 있다.

1995년 중국은 러시아와 우주 기술 획득 계약을 체결하여 소유스 우주선, 생명 유지 시스템, 도킹 시스템, 우주복 기술 등을 이전받았다.[18] 이를 바탕으로 중국은 선저우 우주선을 개발했는데, 선저우 우주선은 소유스 우주선의 설계에 많은 영향을 받았다.

6. 평가

소유스 우주선은 현재 사용 중인 유인 우주선 중에서 가장 안전하고 경제적인 것으로 평가받고 있다. 상업용 우주 관광이 모두 소유스 우주선으로 이루어진 것도 이 때문이다. 특히 우주왕복선은 1981년 첫 비행 이후 2회의 사망사고를 냈지만, 소유스는 기본 설계가 오래되어 기술적으로 낡았음에도 불구하고 극한까지 개선되어 안정적인 성능을 자랑한다. 소유스는 이미 30여 년 동안 사망사고가 발생하지 않아 신뢰성이 매우 높다.[36]

우주왕복선과 소유스 TM 우주선의 크기 비교. 소유스는 스페이스랩 같은 거대한 구조물을 기체에 싣는 것이 불가능하다.


우주왕복선과 비교했을 때 소유스 우주선이 유리한 점은 다음과 같다.

  • 우주왕복선은 발사 30초 전부터 부스터 로켓이 다 탈 때까지 문제가 발생하면 탈출할 방법이 없지만, 소유스는 비상 탈출 로켓이 발사대에 고정된 후 궤도에 도달할 때까지 필요할 때 즉시 우주비행사가 탑승하는 귀환선만 분리해 승무원을 안전한 곳으로 탈출시킬 수 있다. 우주왕복선에도 유사한 방법이 있긴 하지만, 실용성이 없어 불가능에 가깝다.
  • 우주왕복선은 같은 기체를 여러 번 반복해서 사용하지만, 소유스는 일회용이므로 재사용을 위한 여분의 부품이 필요 없어 설계상 무리가 없다.
  • 일회용이므로 새로운 기술을 우주선에 쉽게 적용할 수 있다.


또한 기본 설계를 계승하면 신뢰성이 보장된 우주선을 위험을 무릅쓰고 새로 설계할 필요가 없다. 기술과 소재가 발전함에 따라 필요한 경우 우주선 구조와 구성 요소를 개선하고 있다. 로켓 전체를 개선하지 않고 부분적으로 개량하는 것은 서양의 로켓도 마찬가지다.

현재 소유스는 국제 우주 정거장 등 우주 정거장으로 사람을 왕복시키는 것이 목적이며, 궤도 실험 플랫폼인 우주 왕복선과는 목적, 설계, 운용 사상이 다르다. 또한 우주 왕복선은 위성 궤도상에 있는 실험 위성을 실험 종료 후 지구로 가져오는 등 소유스 우주선으로는 불가능한 임무도 수행할 수 있다. 따라서 우주 왕복선과 우열을 비교하는 것 자체가 무리라는 주장도 있다.

소유스가 개발된 1960년대부터 1980년대까지는 심각한 사고가 여러 번 발생했고, 사망자도 나왔다. 현재 소유스의 안전성은 과거의 실패를 바탕으로 가능해진 것이다. 이러한 사실을 고려하면, 사람의 안전에 대한 소유스의 장점은 확고하다.

7. 역사

소유즈 우주선은 1960년대 소련의 달 탐사 계획의 일환으로 개발되었다.[1] 세르게이 코롤료프는 두 명의 우주 비행사가 탑승하는 소유스 7K 우주선이 다른 구성 요소(9K 및 11K)와 지구 궤도에서 랑데부하여 달 탐사선을 조립하는 소유스 A-B-V (''7K-9K-11K'') 월면 궤도 복합체 개념을 제안했다.[1]

소유스 7K 유인 우주선 개념 (1963)


1964년 8월 3일, 소련 정부는 소유스 OK(지구 궤도), 소유스 L1 (유인 달 궤도), 소유스 L3 (유인 달 착륙) 개발을 허가했다. 유인 달 궤도는 혁명 50주년에 해당하는 1967년 후반을, 달 착륙은 1970년 4분기를 예정하고 있었다.

1967년 4월, 소유스 계획 최초의 1인승 소유스 1호가 발사되어 지구 궤도 비행에 성공했지만, 대기권 재진입 시 착륙용 낙하산이 펴지지 않아 지면에 추락, 블라디미르 코마로프 비행사가 사망했다.[1] 이는 우주 비행 역사상 최초의 비행 중 사망 사고였다.

1968년 10월, 소유스 3호가 무인 2호와의 랑데부(Rendezvous)에 성공했다. 1969년 1월에는 소유스 4호와 소유스 5호의 도킹에 성공, 5호 승무원 중 2명이 4호로 옮겨 탔다. 1969년 10월, 소유스 6호, 소유스 7호, 소유스 8호가 사상 최초의 유인 우주선 편대 비행을 실시했다.

최초의 유인우주선 버전은 5.88톤 소유스 7K-OK이다. 16회 발사되었다. 이 우주선은 생명유지장치가 3명의 승무원에게 shirt-sleeve environment를 제공했다. 도킹 장치가 있었지만, 두 우주선이 만난 다음에만 수동적으로 사용할 수 있었고, 내부 이동을 위한 설비가 없어 우주인은 소유스 4호와 5호 사이를 우주유영해야 했다. 이 우주선은 원래 달로 가기 위해 설계된 것이었다.

영국 레스터의 국립 우주 센터의 초기 소유스 우주선 7K-OK


1970년 10월 30일, 소유스 L1 계획이 중지되었다.

1971년 4월 19일, 세계 최초의 우주 정거장인 살류트 1호가 발사되었다. 1971년 4월 23일, 소유스 7K-OKS 우주선 계열인 소유스 10호가 발사되어 도킹에 성공했지만 탑승에는 실패했다.

1971년 6월 7일, 소유스 11호가 살류트 1호에 도킹했으나, 6월 30일 지구로 귀환하던 중 기체의 기밀이 새어나가 게오르기 도브로볼스키, 블라디슬라프 볼코프, 빅토르 파차예프 비행사 3명이 질식사했다.[1] 이들은 지금까지 카르만 선 위에서 사망한 것으로 알려진 유일한 사람들이다.

1974년 6월 23일, 소유스 L3 계획이 중지되었다.

소유스 7K-T/A9 버전은 군사 알마즈 우주 정거장으로의 비행에 사용되었다.

소유스 7K-TM은 1975년 아폴로-소유스 테스트 계획에 사용된 우주선으로, 소유스 우주선과 아폴로 사령선 및 서비스 모듈 간의 최초이자 유일한 도킹을 수행했다.

이러한 초기 비극에도 불구하고, 소유스는 가장 안전하고 비용 효율적인 유인 우주 비행체 중 하나로 명성을 얻었으며, 이는 비교할 수 없는 운영 역사에 기반을 둔 유산이다.[2][3][4][5]

1983년 9월 26일, 소유스 T-10-1이 발사대에서 폭발, 블라디미르 티토프 등 2명의 우주 비행사는 긴급 탈출 시스템으로 무사히 탈출했다.

1986년 2월 19일, 우주 정거장 미르가 발사되어 운용 개시되었다.

1990년 12월 2일, 소유스 TM-11에 TBS의 우주 특파원인 아키야마 토요히로가 탑승했다. 아키야마는 일본인으로 처음 우주 공간으로 진출한 우주 비행사가 되었다.

2000년 7월 12일, 국제 우주 정거장 (ISS)의 거주 모듈 "즈베즈다" 발사, 본체와의 도킹 후에 운용 개시.

2001년 4월 28일, 미국의 부호 데니스 티토가 소유스 TM-32를 이용하여 우주에 체류했다.

2003년 2월, 콜롬비아 우주왕복선 참사가 발생하여, 우주왕복선의 발사가 중지되었다. 셔틀 발사가 재개된 2005년 7월까지 약 2년 반 동안, 소유스 우주선이 지구와 국제 우주 정거장을 잇는 유일한 수단이 되었다.

러시아 연방 우주국은 정부의 재정난으로 인해 국제 우주 정거장(ISS)을 왕복하는 '소유스 좌석'을 전 세계에 판매했다.

2011년 8월 24일, 무인 보급선 프로그레스 M-12M이 발사에 실패하여 소유스 TMA-22의 발사가 연기되었다.

2018년 10월 11일, 1단 로켓을 분리할 때 이상이 발생하여 발사에 실패했다. 러시아, 미국의 우주 비행사 2명이 긴급 탈출하여 무사히 귀환했다.[31]

2018년 12월 3일, 그해 10월 11일의 사고 후 처음으로 유인 발사에 성공하여 국제 우주 정거장으로의 유인 우주 비행이 재개되었다.[32][33][34]

이후, 2020년에 미국의 우주 기업 '스페이스X'가 크루 드래곤 개발에 성공하면서, 소유스의 운송 인원 및 용량에 여유가 생겨 2021년에 민간인을 대상으로 한 동 우주선에서의 우주 여행 판매를 재개했다.[27]

2022년 12월 15일, ISS에 도킹 중인 소유스 MS-22에서 냉각재로 보이는 물질이 누출되어 선외 활동이 중단되었다.[35]

참조

[1] 웹사이트 Science: Triumph and Tragedy of Soyuz 11 http://content.time.[...] Time Magazine 1971-07-12
[2] 웹사이트 Russia thriving again on the final frontier https://web.archive.[...] MSNBC 2005-09-29
[3] 웹사이트 The Cost of Space Flight https://www.visualca[...] 2022-01-27
[4] 웹사이트 Soyuz: The Soviet space survivor https://www.bbc.com/[...]
[5] 웹사이트 The best ride in the galaxy—coming back to Earth in a Soyuz https://arstechnica.[...] 2015-12-21
[6] 웹사이트 The Russian Soyuz spacecraft http://www.esa.int/E[...]
[7] 서적 Space Rescue: Ensuring the Safety of Manned Spacecraft https://books.google[...] Springer Science + Business Media 2009
[8] 웹사이트 Emergency escape rocket: The ultimate lifeboat for spacecraft http://www.russiansp[...] RussianSpaceWeb
[9] 문서 International Space Station (ISS) Soyuz Vehicle Descent Module Evaluation of Thermal Protection System (TPS) Penetration Characteristics https://ntrs.nasa.go[...]
[10] 웹사이트 KTDU-80 http://www.astronaut[...] 2022-10-21
[11] 웹사이트 Lunar Orbital Spacecraft http://www.russiansp[...] 2007-08-03
[12] 웹사이트 Soyuz 100 Times More Reliable Than Shuttle http://www.spacedail[...] Spacedaily.com 2010-02-08
[13] 웹사이트 Soyuz crew approved for fast approach to space station http://www.spaceflig[...] Spaceflight Now 2013-03-05
[14] 웹사이트 Provision of services, performance of search and rescue support for the flight of the International Space Station with Soyuz transport manned spacecraft and landing of the Foton and Bion- M descent vehicles in 2014-2016 http://www.zakupki.g[...] 2014-10-01
[15] 웹사이트 Crew Launches for Two-Day Ride to Station https://blogs.nasa.g[...] NASA 2016-07-06
[16] 웹사이트 Topic: Soyuz-MS spacecraft http://forum.nasaspa[...] forum.nasaspaceflight.com 2013-12-17
[17] 간행물 Russia's Workhorse Soyuz Space Taxi Gets a Makeover http://www.popularme[...] 2016-07-05
[18] 웹사이트 China and the Second Space Age https://web.archive.[...] Futron Corporation
[19] 웹사이트 同盟から連邦へ - ロシアの次世代宇宙船「フィディラーツィヤ」の開発進む https://news.mynavi.[...] マイナビ 2016-07-13
[20] 뉴스 宇宙空間では、ケロシンは使わない＝JAXAのご指摘 http://news.livedoor[...] PJ News 2007-04-17
[21] 문서 Commercial Launch America https://www.nasa.gov[...]
[22] 문서 宇宙飛行士になれるのはどんな人？ NASAの選考責任者に聞く https://natgeo.nikke[...] ナショナルジオグラフィック
[23] 문서 http://iss.jaxa.jp/i[...]
[24] 웹사이트 ボストチヌイの新宇宙基地、初の打上げは2015年 http://www.sorae.jp/[...] sorae.jp 2010-04-13
[25] 뉴스 露が極東に計画の宇宙基地、予算不足で着工遅れ http://www.yomiuri.c[...] 読売新聞社 2011-10-19
[26] 웹사이트 ロシア極東の新宇宙基地、ロケット第1号打ち上げに成功 https://www.afpbb.co[...] AFP通信 2016-04-28
[27] 웹사이트 前澤友作氏、ISSへ 民間人の宇宙旅行を可能にしたお金の事情 https://mainichi.jp/[...] 2021-12-08
[28] 웹사이트 ロシア女優と監督、ISSに到着 宇宙で初の映画撮影へ https://www.afpbb.co[...] 2021-10-06
[29] 웹사이트 古川さん、カザフ草原に帰還…宇宙滞在１６７日 https://www.yomiuri.[...] 2011-11-22
[30] 웹사이트 国際宇宙ステーションへのクルー交代／ソユーズ宇宙船交換ミッション（31S） https://iss.jaxa.jp/[...] 2012-11-19
[31] 뉴스 宇宙船ソユーズ：打ち上げ失敗　飛行士２人緊急脱出 https://mainichi.jp/[...] 2018-10-12
[32] 뉴스 Soyuz MS-11 Blasts Off to ISS From Baikonur Cosmodrome (VIDEO) - Sputnik International https://sputniknews.[...] sputniknews.com 2018-12-03
[33] 뉴스 Soyuz arrives at ISS on first manned mission since October failure https://www.afp.com/[...] 2018-12-03
[34] Youtube Soyuz-FG launches Soyuz MS-11 - YouTube https://www.youtube.[...] youtube.com 2018-12-03
[35] 웹사이트 【速報・更新中】ISSにドッキング中のソユーズ宇宙船から冷却材とみられる物質が漏洩　船外活動中止 https://sorae.info/s[...] 2022-12-15
[36] 뉴스 <우리도 우주에 간다 104> 우주 여행 기회는 늘었지만 여전히 위험한 도전 http://kids.hankooki[...] 소년한국일보 2010-10-17


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