톈궁 계획
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1. 개요
톈궁 계획은 중화인민공화국의 우주 개발 프로그램으로, 1950년대부터 시작되어 유인 우주 비행, 우주 실험실 개발, 그리고 궁극적으로 우주 정거장 건설을 목표로 한다. 초기에는 핵 억지력 확보를 위한 미사일 개발의 일환으로 시작되었으며, 소련의 스푸트니크 1호 발사 이후 인공위성 개발에 대한 목표를 세웠다. 이후 선저우 계획을 통해 유인 우주 비행 기술을 확보하고, 톈궁 1호와 2호와 같은 우주 실험실을 개발하여 우주 도킹 및 실험 기술을 축적했다. 최종적으로 2021년에 톈궁 우주 정거장의 건설을 시작하여 2022년에 완공했으며, 국제 우주 정거장과 유사한 규모로 운영될 예정이다. 중국은 국제 협력을 통해 우주 개발을 더욱 확대할 의지를 보이고 있다.
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| 톈궁 계획 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 이름 | 톈궁 (간체: 天宫, 정체: 天宮, 병음: Tiāngōng) |
| 종류 | 우주 정거장 |
| 운영 주체 | 중국 유인 우주 공정 (CMSA) |
| 국가 | 중국 |
| 제원 | |
| 질량 | 100,000kg (220,000lb) (예상) |
| 길이 | 37m (121ft) |
| 지름 | 4.2m (14ft) (모듈), 2.8m (9.2ft) (선박) |
| 거주 가능 부피 | 320m³ (11,000ft³) |
| 태양 전지판 길이 | 약 55m (180ft) |
| 궤도 정보 | |
| 궤도 높이 | 340km (210mi) ~ 450km (280mi) |
| 궤도 경사 | 42° ~ 43° |
| 속도 | 약 28,000km/h (17,000mph) |
| 역사 | |
| 발사 | 톈허 모듈: 2021년 4월 29일 원톈 모듈: 2022년 7월 24일 멍톈 모듈: 2022년 10월 31일 |
| 완공 목표 | 2022년 |
| 폐기 예정 | 2035년 이후 |
| 특징 | |
| 승무원 | 3명 (최대 6명 교대 기간 동안) |
| 도킹 포트 | 4개 (축 방향 1개, 반경 방향 3개) |
| 전력 | 태양 전지판 |
| 수명 | 10~15년 |
| 모듈 구성 | |
| 코어 모듈 | 톈허 |
| 실험 모듈 | 원톈 멍톈 |
| 우주 망원경 | 순톈 (향후 도킹 예정) |
2. 역사적 배경
한국 전쟁 당시 미국이 핵무기 사용을 위협하자,[5][6] 마오쩌둥은 자국만의 핵 억지력이 새로 건국된 중화인민공화국의 안보를 보장하는 유일한 수단이라고 판단했다. 그리하여 마오쩌둥은 미사일을 포함한 중국 자체의 전략 무기 개발을 결정했다. 1957년 10월 4일 소련이 인류 최초의 인공위성인 스푸트니크 1호를 발사한 후, 마오쩌둥은 초강대국과 어깨를 나란히 하기 위해 ("우리도 인공위성을 만들자") 1959년까지 인공위성을 궤도에 올리는 것을 목표로 하는 581 프로젝트를 시작하여 중화인민공화국 건국 10주년을 기념하고자 했다. 그러나 이 목표는 1970년 4월 24일에야 실현되었다.
이후 중화인민공화국은 유인 우주 프로그램, 863 프로젝트, 선저우 계획을 거쳐 톈궁 계획으로 발전해 나갔다. 중국은 2003년 선저우 5호로 유인 우주 비행을, 2008년 선저우 7호로 우주 유영을 성공시켜, 미국의 스카이랩 계획, 소련의 살류트 계획과 같이 독자적인 우주 정거장 보유를 목표로 하게 되었다.
그러나 본격적인 우주 정거장 실현에는 대형 발사 로켓 개발, 우주선 간 랑데부 및 도킹 기술, 물질 순환을 동반하는 장기 운용 가능한 생명 유지 시스템, 물자 보급선과 같은 기술 습득이 필요했다. 중국은 이러한 기술들을 10년에 걸쳐 소규모 시험기를 통해 축적해나가는 길을 선택했다.
2. 1. 초기 유인 우주 프로그램
마오쩌둥과 저우언라이는 1967년 7월 14일 중화인민공화국의 유인 우주 프로그램을 시작했다.[7] 1968년 1월, 중국 최초의 유인 우주선은 ''서광 1호'' (曙光一号)로 명명되었다.[8] 1971년 4월에 공식 채택된 714 프로젝트는 1973년까지 서광 우주선을 이용해 2명의 우주 비행사를 우주로 보내는 것을 목표로 했다. 1971년 3월 15일에 우주 비행사 선발 과정이 종료되었고, 19명의 우주 비행사가 선발되었다. 그러나 이 프로그램은 곧 정치적 혼란으로 인해 취소되었다.2. 2. 863 프로젝트
1986년 3월에 제안된 863 프로젝트는 우주 비행사 팀을 우주 정거장(프로젝트 863-205)으로 수송하는 데 사용되는 유인 우주선(프로젝트 863-204) 개발을 목표로 했다.[7] 2년 후 여러 우주 왕복선 설계가 거부되었고, 더 단순한 우주 캡슐이 대신 선택되었다.[8] 이 프로젝트는 목표를 달성하지 못했지만, 1992년 선저우 계획, 톈궁 계획 및 중국 우주 정거장을 포함하는 프로젝트 921로 발전했다.2. 3. 선저우 계획과 톈궁 계획
1999년 중화인민공화국 건국 50주년을 기념하여 중국은 선저우 1호 우주선을 발사하여 21시간 비행 후 회수했다.[5] 2003년 10월 15일 양리웨이를 선저우 5호에 태워 21시간 이상 우주로 보내면서 유인 우주 프로그램을 성공시킨 세 번째 국가가 되었다.[6] 이는 중국 우주 프로그램의 큰 성공이었다.1999년, ''921-2 프로젝트''가 마침내 공식 승인을 받았다. 2000년, 계획된 우주 정거장의 첫 번째 모델이 하노버에서 열린 엑스포 2000에서 공개되었다. 이 모델은 선저우 우주선의 궤도 모듈에서 파생된 모듈로 구성되었다.
2001년, 중국 엔지니어들은 921 프로젝트를 실현하기 위한 3단계 과정을 설명했다.
- 첫째, 유인 비행 자체(1단계); 이는 2003년에 성공적으로 이루어졌다.
- 둘째, 단기간만 유인되고 방문 사이에 자동화 모드로 유지될 우주 실험실의 궤도 진입(2단계).
- 셋째, 더 큰 우주 실험실 발사를 포함하며, 이는 영구적으로 유인될 것이며 중국 최초의 진정한 우주 정거장(3단계)이 될 것이다.
원래 중국은 우주 도킹을 통해 선저우 8호와 선저우 9호를 결합하여 간단한 우주 실험실을 만들 계획이었다. 그러나 그 계획을 포기하고 대신 작은 우주 실험실을 발사하기로 결정했다. 2007년, 톈궁 1호라는 명칭으로 2010년에 발사될 8톤급 "우주 실험실"에 대한 계획이 공개되었다.
2008년 9월 29일, 중국중앙텔레비전(CCTV) 인터뷰에서 중국 유인 우주 공학 부국장인 장젠치(zh)는 톈궁 1호가 8톤급 "표적 차량"이 될 것이며, 선저우 8호, 선저우 9호, 선저우 10호가 차례로 톈궁 1호와 도킹하는 우주선이 될 것이라고 선언했다.[10] 같은 해 10월 1일, 선저우 8호 개발에 참여한 상하이 우주 관리국은 톈궁 1호와 선저우 8호의 도킹을 위한 시뮬레이션 실험에 성공했다고 밝혔다.[11]
2012년 6월 16일, 선저우 9호는 중국 내몽골 자치구의 주취안 위성 발사 센터에서 3명의 승무원을 태우고 발사되었다. 선저우는 같은 해 6월 18일 06:07 UTC에 톈궁 1호 실험실과 성공적으로 도킹하여 중국의 첫 번째 유인 우주선 도킹을 기록했다.[13]
2013년 6월 11일, 중국은 톈궁 1호를 향해 3명의 승무원을 태운 선저우 10호를 발사했다.[14]
톈궁 2호 우주 실험실은 2016년 9월 15일에 발사되었다.[17][15][16] 이는 2016년 10월 17일(UTC 10월 16일) 주취안 위성 발사 센터에서 발사되어 이틀 후에 도킹한 선저우 11호에 의해 처음 유인되었다.[17]
중국 대형 모듈형 우주 정거장인 60톤급 우주 정거장은 장기간의 우주 거주를 위해 3명의 우주 비행사를 지원할 것이다. 핵심 모듈, ''톈허''("천상의 조화")는 2021년 4월 29일에 발사되었다.[18]
3. 톈궁 계획 발전 과정
1999년, '921-2 프로젝트'가 공식 승인되면서 톈궁 계획이 본격적으로 시작되었다. 초기에는 8톤급 "우주 실험실"과 20톤급 "우주 정거장" 두 가지 버전이 연구되었다. 2000년 하노버에서 열린 엑스포 2000에서는 선저우 우주선의 궤도 모듈을 기반으로 한 우주 정거장 모델이 공개되었는데, 이 모델은 전체 길이 약 20m, 총 질량 40톤 미만으로, 추가 모듈을 붙여 확장할 수 있는 가능성을 보여주었다.
2001년, 중국 엔지니어들은 921 프로젝트를 3단계로 나누어 설명했다.
- 1단계: 2003년에 성공한 유인 우주 비행 (선저우 5호).
- 2단계: 단기간 유인 및 자동화 모드로 유지되는 우주 실험실 (톈궁 1호, 톈궁 2호).
- 3단계: 영구 유인될 중국 최초의 대형 우주 실험실 (톈궁 우주 정거장).
당초 중국은 선저우 8호와 선저우 9호를 도킹하여 간단한 우주 실험실을 만들 계획이었으나, 이 계획을 포기하고 2007년에 8톤급 우주 실험실 톈궁 1호를 2010년에 발사할 계획을 발표했다. 톈궁 1호는 두 개의 도킹 포트를 가진 우주 실험실 모듈로, 이후 선저우 9호 및 선저우 10호와의 도킹에 성공했다.
2010년 9월, 중앙 정부는 2020년경 대규모 장기 유인 우주 실험실 건설 계획을 승인했다. 2012년 6월 16일, 선저우 9호가 톈궁 1호와 성공적으로 도킹하여 중국 최초의 유인 우주선 도킹을 기록했고, 2013년 6월 11일에는 선저우 10호가 발사되어 톈궁 1호와의 도킹에 성공했다.
톈궁 2호는 2016년 9월 15일에 발사되었으며, 선저우 11호와의 유인 도킹 및 톈저우 1호와의 무인 도킹 시험을 성공적으로 수행했다.
중국 대형 모듈형 우주 정거장의 핵심 모듈인 톈허는 2021년 4월 29일에 발사되었으며, 선저우 12호 임무를 통해 처음으로 유인되었다.
중국은 2003년 선저우 5호를 통해 유인 우주 비행에 성공하고, 2008년 선저우 7호를 통해 우주 유영에 성공하면서, 미국의 스카이랩 계획, 소련의 살류트 계획과 같은 독자적인 우주 정거장 보유를 목표로 하게 되었다.
하지만, 본격적인 우주 정거장 건설에는 대형 발사 로켓 개발, 우주선 간 도킹 기술, 장기 생명 유지 시스템, 물자 보급선 등 여러 기술적 과제가 남아 있었다. 중국은 이러한 기술들을 10년에 걸쳐 소규모 시험기를 통해 단계적으로 확보하는 전략을 선택했다. 2011년 9월 톈궁 1호 발사를 시작으로, 2022년에는 톈궁 우주 정거장 건설을 완료했다.[38][39] 발사에는 창정 5호 로켓이 사용되었으나, 개발 지연으로 인해 창정 2호 계열 로켓이 톈궁 1호 및 2호 발사에 사용되었다.
3. 1. 톈궁 1호 (표적항공기)
톈궁 1호(天宫一号目标飞行器중국어)는 추진 모듈과 실험용 가압 모듈로 나뉘며, 양 끝에는 도킹 장치가 있었다. 전방 도킹 장치는 자동 도킹이 가능했다.[59] 톈궁 1호는 길이 10.5m, 지름 3.4m,[58] 무게 약 8000kg이다. 2011년 9월 29일에 발사되었으며,[60][61][62] 승무원 셋이 단기간 체류하게끔 설계되었다. 추진 모듈에 있던 두 번째 도킹 장치는 언론에 공개되지 않았다.
톈궁 1호는 우주 실험실 모형이자 도킹 시험 우주선으로, 도킹 기술 습득을 목적으로 하였다. 무인 선저우 8호와의 자동 도킹, 유인 선저우 9호 및 선저우 10호와의 수동 및 자동 도킹이 모두 성공했다.
실험 장치실과 물자 보관실을 갖추고 있었으며, 우주 비행사가 탑승한 선저우 9호, 10호에서는 실제로 우주 비행사가 "톈궁"으로 이동하여 연구 실험도 진행되었다.[42] 하지만, 우주 비행사가 체류할 수 있는 기간은 그리 길지 않았으며, 무게는 8.5톤으로 우주 정거장으로는 소형 시험기였다.
2016년 3월 16일부터 제어 불능 상태가 되었고,[43] 2018년 4월 2일 0시 16분 (UTC) 지구 대기권으로 재진입해 남태평양에 추락, 연소되었다.[63][44]
3. 2. 톈궁 2호 (우주실험실)
톈궁 2호는 2016년 9월 15일에 발사된 중국의 우주 실험실이다.[45] 톈궁 2호는 톈궁 1호를 기반으로 개량 제작되었으며, 발사에는 창정 2호 FT2 로켓이 사용되었다.
톈궁 2호는 톈궁 1호와 달리 "우주 실험실"로 설계되어 다양한 실험을 수행할 수 있었다. 특히, 수송 및 보수를 위한 10m급 로봇 팔이 장착되었고, 최대 1개월 동안 우주 비행사가 체류할 수 있었다.
2016년 10월 18일, 선저우 11호가 톈궁 2호에 도킹하여 유인 운용이 시작되었으나,[47] 11월 16일에 분리되면서 종료되었다.[48] 이후 유인 운용은 이루어지지 않았다.
2017년 4월 20일, 무인 우주 보급선 톈저우 1호가 발사되어 22일에 무인 도킹 시험을 진행했다.[49] 톈저우 1호는 톈궁 1호를 기반으로 개발되었으며, 같은 해 9월까지 총 3회의 도킹 시험을 실시했다.
톈궁 2호는 2019년 7월 19일 남태평양에 제어 낙하하여 임무를 성공적으로 마쳤다.[50] 이는 톈궁 1호와 달리 계획된 재진입이었다.
3. 3. 톈궁 3호
톈궁 3호(天宫三号|톈궁싼하오중국어)는 추가적인 시험기로 계획되었다. 2016년 이후 신형 로켓으로 확장형 우주 정거장 시험기를 발사할 계획이었다. 한때 그 컨셉은 톈궁 2호로 앞당겨 실현될 전망이었으나, 최종적으로 그 계획은 취소되었고, 톈궁 3호도 부활하지 않은 채, 후술할 완성형 우주 정거장의 발사가 이루어졌다.[38][39]톈궁 2호 공간실험실(天宫二号空间实验室|톈궁얼하오중국어)과 톈궁 3호 공간실험실(天宫三号空间实验室|톈궁싼하오중국어)은 모두 단일 모듈 정거장으로서, 길이 14.4 m, 지름 4.2 m, 무게 20000kg로 제작될 예정이었다.[66] 톈궁 2호는 승무원 2명을 20일간, 톈궁 3호는 3명을 40일간 지낼 수 있게 할 생명 유지 장치를 구비할 예정이었다.[58] 하지만 이후 톈궁 2호와 톈궁 3호는 톈궁 2호 하나로 통합되었고,[64] 크기 또한 무게 10000kg 이하로 줄어들었다. 톈궁 2호는 2016년 9월 15일 발사되었다.[65]
4. 톈궁 우주정거장 (CSS)
중국은 국제우주정거장(ISS)와 미르에 이어 세계에서 세 번째 다중 모듈 우주정거장인 톈궁을 건설할 계획이다.[66] 톈궁은 우주 실험실 단계에서 제작한 모듈을 합쳐 만든 대형 정거장이다.[58] 2021년부터 발사가 시작되었으며, 소련의 미르에 필적하는 크기이다. 톈궁은 톈허 핵심 모듈, 2개의 실험 모듈 (Wentian module영어, Mengtian module영어), 무인 보급선 톈저우 등으로 구성된다.[51][52]
4. 1. 구성 요소
- 톈허 핵심 모듈 - 미르 핵심 모듈과 유사하게 제작되었으며, 톈궁 3호의 디자인을 기반으로 한다. 길이 18.1m, 지름 4.2m이며 발사 중량은 20 ~ 22톤이다.[67]
- 멍톈 실험실 모듈·원톈 실험실 모듈 – 톈궁 2호의 디자인을 기반으로 하며, 각각 길이 14.4m, 지름 4.2m, 발사 중량은 20 ~ 22톤이다.[67]
- 선저우 – 유인 우주선이다.
- 톈저우 – 무인 화물 우주선이다.
4. 2. 건설 및 운영
2021년 톈허 발사를 시작으로, 톈궁 우주정거장 건설이 시작되었다.[18] 톈허는 미르 코어 모듈과 유사하게 제작되었으며, 길이는 18.1m, 지름은 4.2m, 발사 중량은 20~22톤이다.[67]2021년 4월 29일, 첫 번째 모듈인 톈허가 창정 5B로 발사되었다.[51][52] 같은 해 5월 30일에는 무인 보급선 天舟2号|톈저우 2호중국어가 도킹에 성공했고,[53] 6월 17일에는 선저우 12호가 도킹하여 유인 운용이 시작되었다.[19]
실험실 모듈 1 멍톈과 실험실 모듈 2 원톈은 톈궁 2호의 디자인을 기반으로 하며, 각각 길이는 14.4m, 지름은 4.2m, 발사 중량은 20~22톤이다.[67] 2022년 10월에는 마지막 모듈이 발사되었고,[39] 같은 해 11월 30일에 神舟15号|선저우 15호중국어가 도킹하여 검증 및 조정을 거쳐 12월에 건설이 완료되었다.[54][55][56][57]
톈궁 우주정거장은 국제 우주 정거장 (ISS)과 유사한 궤도 고도를 가지며, 질량은 약 5분의 1이다.[32] 톈궁은 약 60000kg의 무게와 최소 10년의 설계 수명을 가지며, 3명의 우주 비행사가 장기 체류할 수 있도록 설계되었다.[4]
5. 국제 협력
중국의 유인 우주 발사가 성공한 후, 중국 관계자는 국제 우주 정거장 프로그램에 참여하는 데 관심을 표명했다.[33] 2010년, 유럽 우주국의 국장인 장 자크 도르댕은 자국이 다른 4개 파트너(CSA, JAXA, NASA, 로스코스모스)에게 중국, 인도, 대한민국을 ISS 파트너십에 초대할 것을 제안할 준비가 되어 있다고 말했다.[34] 중국은 다른 국가들과 유인 탐사에 대해 더 협력할 의향을 밝혔다.[35]
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