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SLI 계획

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목차

1. 개요

SLI 계획은 미국 항공우주국(NASA)이 2000년대 초에 추진한 우주 발사 계획(Space Launch Initiative)의 일환으로, 다양한 로켓 엔진 개발을 포함했다. 이 계획을 통해 COBRA, RS-83, RS-84, TR-106/TR-107 등의 로켓 엔진 개발이 이루어졌으며, 재사용 가능한 로켓 기술 확보를 목표로 했다. RS-84 엔진은 미국 최초의 재사용 가능한 다단 연소 사이클 액체 로켓 엔진으로 탄화수소 연료를 사용할 예정이었으나 2005년 개발이 취소되었다. TR-106 엔진 개발을 통해 얻은 기술적 교훈은 스페이스X의 멀린 엔진 개발에 기여하기도 했다. 2010년 시작된 공군 재사용 부스터 시스템 프로그램은 SLI 계획에 따른 엔진들의 추가 개발에 대한 관심을 다시 불러일으켰다.

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SLI 계획
개요
명칭우주 발사 계획
영어 명칭Space Launch Initiative (SLI)
목표차세대 우주 왕복선 개발 및 기존 우주 왕복선 대체
관련 기관NASA
미국 국방부
계획 상세
기간2000년 - 2002년
주요 목표안전성 향상
신뢰성 향상
비용 절감
프로그램 단계1단계: 기술 개발 및 시연
2단계: 차세대 발사 시스템 개발
관련 프로그램Next Generation Launch Technology Program (NGLT)
기술 개발
주요 기술재사용 가능한 부스터
첨단 엔진 기술
경량 소재
자동화된 비행 제어 시스템
결과 및 영향
결과컨스텔레이션 프로그램으로 통합
차세대 발사체 기술 개발에 기여
영향우주 탐사 비용 절감 노력
우주 발사 시스템 기술 발전

2. COBRA 로켓 엔진

COBRA 로켓 엔진은 재사용 가능한 발사체 적용을 위한 공동 최적화 부스터 엔진으로, 프랫앤휘트니-에어로젯 추진 어소시에이츠가 제안한 추진 시스템이다.[4] 장수명, 중추력에서 고추력의 재사용 가능한 부스터 엔진으로 제안되었다.

2. 1. COBRA 엔진의 특징

COBRA 로켓 엔진은 "재사용 가능한 애플리케이션을 위해 공동 최적화된 부스터"(COBRA영어)이다.[4] 프랫앤휘트니-에어로젯 추진 어소시에이츠가 광범위한 추력을 커버하기 위해 제안한 추진 시스템이다. 이 LH2/LOX 재사용형 로켓 엔진은 2003년에 4,500 kN의 추력을 발생하도록 설계되었다. 연료가 풍부한 2단 연소 사이클을 사용하여 안전하고 저비용, 저위험의 LH2/LOX 단일 버너를 통합했다. 장수명, 중추력에서 고추력의 재사용 가능한 부스터 엔진으로 제안되었다.

3. RS-83 로켓 엔진

RS-83은 델타 IV 로켓에 사용된 RS-68 엔진을 기반으로 설계되었으며, 이보다 더 효율적이고 가벼우며, 약간 더 강력하고 재사용이 가능하도록 설계되었다. 100번의 임무를 수행할 수 있도록 설계되었으며, 2단계 궤도 재사용 발사체의 첫 번째 단계에 사용될 예정이었다.[4]

3. 1. RS-83 엔진의 개발 배경

RS-83은 다른 어떤 것보다 크고 강력한 재사용 가능한 LH2/LOX 로켓 엔진 설계였다. RS-83은 우주 발사 계획 프로그램의 일부로 발사체를 추진하기 위해 캘리포니아주 카노가 파크에 있는 로켓다인 추진력 및 동력에서 개발되었다.[4] 이 엔진은 해수면에서 664000lbf의 추력을, 진공 상태에서 750000lbf의 추력을, 각각 395초 및 446초(3.87 및 4.37 kN·s/kg)의 ''I''sp로 생산하도록 설계되었다.[4]

RS-83은 델타 IV 소모성 발사체를 추진하는 RS-68을 기반으로 설계되었다. RS-83 설계는 더 효율적이고, 가볍고, 약간 더 강력하며 재사용이 가능했다. RS-83은 100번의 임무를 수행하도록 설계되었으며, 2단계 궤도 재사용 발사체의 첫 번째 단계에 사용될 예정이었다.

3. 2. RS-83 엔진의 성능

RS-83 엔진은 해수면에서 664000lbf의 추력을, 진공 상태에서 750000lbf의 추력을 내도록 설계되었다. 비추력(Isp)은 각각 395초(해수면) 및 446초(진공)였다.[4]

4. RS-84 로켓 엔진

RS-84


로켓다인에서 개발한 RS-84 로켓 엔진은 미국 최초로 재사용 가능한 다단 연소 사이클 방식의 탄화수소 연료 액체 로켓 엔진이었다.[5] 소련은 1980년대에 에네르기아 로켓을 위해 RD-170 재사용 가능한 다단 연소 탄화수소 엔진을 개발한 바 있다.

프로토타입 엔진은 해수면에서 4732kN, 진공 상태에서 5026kN의 추력을, 해수면에서 305, 진공 상태에서 324의 비추력을 가질 예정이었다.[4] 2005년, NASA는 추가 개발을 취소했다.[6]

4. 1. RS-84 엔진의 개발 배경

우주 발사 계획(Space Launch Initiative)의 일환으로, 로켓다인(Rocketdyne)은 '''RS-84''' 로켓 엔진에 대한 계획을 개발했다. 이 엔진은 미국에서 생산된 최초의 재사용 가능한 다단 연소 사이클 액체 로켓 엔진으로 탄화수소 연료를 사용할 예정이었다.[5] 이와 대조적으로, 소련은 1980년대에 에네르기아 로켓을 위해 RD-170 재사용 가능한 다단 연소 탄화수소 엔진을 개발했다.

이 프로토타입 엔진은 해수면에서 4732kN, 진공 상태에서 5026kN의 추력을 가질 예정이었으며, 8시간 교대 근무 시간과 해수면에서 305, 진공 상태에서 324의 비추력을 가질 예정이었다.[4]

NASA는 2005년에 추가 개발을 취소했다.[6]

4. 2. RS-84 엔진의 성능



이 프로토타입 엔진은 해수면에서 4732kN의 추력을, 진공 상태에서는 5026kN의 추력을 가질 예정이었다. 8시간의 교대 근무 시간을 가졌으며, 해수면에서 305초, 진공 상태에서 324초의 비추력을 가질 예정이었다.[4]

4. 3. RS-84 엔진 개발 중단



우주 발사 계획(Space Launch Initiative)의 일환으로, 로켓다인(Rocketdyne)은 '''RS-84''' 로켓 엔진 계획을 수립했다. 이는 탄화수소 연료를 사용하기 위해 미국에서 제조된 최초의 재사용 가능한 다단 연소 사이클 액체 로켓 엔진이었다.[5] 이와 대조적으로, 소련은 1980년대에 에네르기아 로켓용 RD-170 재사용 가능한 다단 연소 탄화수소 엔진을 개발했다.

프로토타입 엔진은 해수면에서 4732kN, 진공 상태에서는 5026kN의 추력을 낼 수 있었다. 8시간의 교대 근무 시간과 해수면에서 305, 진공에서 324의 비추력을 가지고 있었다.[4]

NASA는 2005년에 개발을 취소했다.[6]

5. TR-106 / TR-107 로켓 엔진

TR-106은 TRW에서 개발한 저가형 핀틀 엔진(LCPE)으로, 다양한 추력 수준과 추진제 비율에서 안정적인 성능을 보였다.[4] 2000년 이후 TRW는 노스롭 그러먼(Northrop Grumman)에 인수되었으며, NASA와의 계약에 따라 TR-107 RP-1/액체 산소 로켓 엔진 개발이 2001년에 시작되었다.[8][9]

스페이스X(SpaceX)는 저가형 핀틀 엔진 프로젝트의 기술적 교훈을 바탕으로 엔진 개발에 도움을 받았다.

5. 1. TR-106 엔진의 개발

TR-106 또는 저가형 핀틀 엔진(LCPE)은 우주 발사 계획에 따라 TRW에서 설계한 개발용 액체 수소/액체 산소 로켓 엔진이었다. 계획된 해수면 추력은 650000lbf였다.[4] 2000년 내내 존 C. 스테니스 우주 센터(NASA John C. Stennis Space Center)에서 시험을 거쳤다.[7] 스테니스 시험대 결과 엔진이 다양한 추력 수준과 추진제 비율에서 안정적임을 입증했다.[7] 이 엔진의 개발은 우주 발사 계획이 취소되면서 일시적으로 중단되었다.[2]

5. 2. TR-107 엔진의 개발

2000년 이후 TRW는 노스롭 그러먼에 인수되었으며, NASA와의 계약에 따라 차세대 발사 및 우주 수송 차량에 잠재적으로 사용하기 위한 TR-107 RP-1/액체 산소 로켓 엔진의 개발이 2001년부터 계속되고 있다.[8][9]

5. 3. 핀틀 엔진 기술과 스페이스X

TR-106 저가형 핀틀 엔진(LCPE) 프로젝트의 수석 엔지니어였던 톰 뮬러는 이후 스페이스X의 멀린 엔진 설계에 핵심적인 역할을 수행했다.[4]

6. 공군 재사용 부스터 프로그램

2010년에 시작되어 2012년에 취소된 공군 재사용 부스터 시스템 프로그램은 이러한 엔진들의 추가 개발에 대한 새로운 관심을 불러일으키고자 하였다.[10]

참조

[1] 웹사이트 Space Launch Initiative fact sheet http://www.nasa.gov/[...] NASA 2002-04
[2] 간행물 The Next Generation Launch Technology Program https://en.wikisourc[...] NASA 2003-05
[3] 웹사이트 The Next Generation Launch Technology Program. https://www.nasa.gov[...] NASA 2003-05
[4] 뉴스 A Review of United States Air Force and Department of Defense Aerospace Propulsion Needs. 2006 https://web.archive.[...] 2006
[5] 웹사이트 RS-84 Rocket Engine Overview http://www.pwrengine[...] Rocketdyne 2003-04
[6] 웹사이트 RS-84 Next Generation Launch Technology (NGLT) Testing http://sscfreedom.ss[...] NASA 2009-07-24
[7] 웹사이트 TR-106 on astronautix http://www.astronaut[...] 2013-12-30
[8] 웹사이트 Booster Engine Prototype Project http://www.nasa.gov/[...] NASA 2003-11
[9] 웹사이트 Northrop Grumman booster vehicle engines http://www.as.northr[...] 2010-05-23
[10] 웹사이트 Air Force studying reusable upper stage systems for reusable booster http://hobbyspace.co[...] RLV and Space Transport News 2010-09
[11] 웹사이트 Space Launch Initiative fact sheet http://www.nasa.gov/[...] NASA 2002-04
[12] 간행물 The Next Generation Launch Technology Program https://en.wikisourc[...] NASA 2003-05
[13] 웹사이트 The Next Generation Launch Technology Program. https://www.nasa.gov[...] NASA 2003-05
[14] 뉴스 A Review of United States Air Force and Department of Defense Aerospace Propulsion Needs. 2006 http://www.dtic.mil/[...] 2006
[15] 웹사이트 RS-84 Rocket Engine Overview http://www.pwrengine[...] Rocketdyne 2003-04
[16] 뉴스 A Review of United States Air Force and Department of Defense Aerospace Propulsion Needs. 2006 http://www.dtic.mil/[...] 2006
[17] 웹사이트 RS-84 Next Generation Launch Technology (NGLT) Testing http://sscfreedom.ss[...] NASA 2009-07-24
[18] 뉴스 A Review of United States Air Force and Department of Defense Aerospace Propulsion Needs. 2006 http://www.dtic.mil/[...] 2006
[19] 웹사이트 TR-106 on astronautix http://www.astronaut[...] 2013-12-30
[20] 웹사이트 Booster Engine Prototype Project http://www.nasa.gov/[...] NASA 2003-11
[21] 웹사이트 Northrop Grumman booster vehicle engines http://www.as.northr[...] 2010-05-23
[22] 웹인용 The Space Launch Initiative: Technology to pioneer the space frontier https://www.nasa.gov[...] 2002-04-08


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