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컬럼비아 우주왕복선

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목차

1. 개요

컬럼비아 우주왕복선은 1975년 제작이 시작되어 1981년 첫 발사에 성공한 미국의 재사용 유인 우주왕복선이다. 28번의 임무를 수행하며 300일 이상 우주를 비행했으나, 2003년 STS-107 임무 중 대기권 재진입 과정에서 공중 분해되어 승무원 7명 전원이 사망하는 사고가 발생했다. 이 사고는 외부 연료 탱크의 단열재 파편 충돌로 인한 열 보호 시스템 손상이 원인으로 밝혀졌으며, NASA의 의사 결정 과정에 대한 비판과 함께 승무원 구조 옵션의 부재가 지적되었다. 사고 이후 잔해는 보관되었으며, 희생자들을 기리는 기념 시설과 추모 사업이 진행되었다.

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컬럼비아 우주왕복선
개요
컬럼비아가 케네디 우주 센터에서 STS-62 종료 후 1994년 3월 18일에 착륙하는 모습.
1994년 3월 18일 STS-62 임무 종료 후 케네디 우주 센터에 착륙하는 컬럼비아
유형우주왕복선
종류스페이스 셔틀 오비터
일련번호OV-102
이름 유래"컬럼비아 리디비바"
"아폴로 CSM 컬럼비아"
소유주NASA
제조사록웰 인터내셔널
로켓스페이스 셔틀
임무
최초 비행 날짜1981년 4월 12일~14일
최초 비행STS-1
마지막 비행 날짜2003년 1월 16일 ~ 2월 1일
마지막 비행STS-107
총 비행 횟수28회
총 비행 시간"7,218시간"
총 이동 거리"" 지구 주위
지구 궤도 횟수4,808회
최후재진입 중 공중 분해
이전엔터프라이즈
다음챌린저

2. 역사

컬럼비아호는 1975년 로스앤젤레스 교외 캘리포니아주 팜데일에 있는 로크웰 인터내셔널에서 제작이 시작되어, 1979년 케네디 우주 센터로 옮겨졌다. RS-25 엔진과 열 보호 시스템 문제로 발사가 지연되었고, 1981년 3월에는 지상 시험 중 작업자들이 질식사하는 사고도 있었다.[38][39]

1982년 컬럼비아 우주비행사 켄 매팅리와 조종사 헨리 하츠필드가 착륙 후 로널드 레이건과 낸시 레이건에게 경례하고 있다.


제미니 계획과 아폴로 계획의 베테랑 존 영과 신인 로버트 크리펜이 참여한 첫 비행(STS-1)은 보스토크 1호 발사 20주년인 1981년 4월 12일에 성공적으로 이루어졌다. 이후 컬럼비아호는 기술 점검을 위한 추가 임무를 수행했고, 1982년 11월에는 4명의 승무원이 탑승한 첫 작전 임무(STS-5)를 수행했다. 1983년에는 울프 메르볼트가 참여한 두 번째 작전 임무(STS-9)를 수행했다.

1986년 챌린저 우주왕복선 폭발 사고로 우주왕복선 프로그램이 중단되었다가, 컬럼비아호는 1989년 STS-28 임무로 비행을 재개했다. 1999년 STS-93 임무에서는 미국 최초의 여성 우주왕복선 사령관 에일린 콜린스의 지휘 아래 찬드라 엑스선 천문대를 배치했다.

컬럼비아호의 마지막 성공적인 임무는 허블 우주망원경 정비를 위한 STS-109였다. 이후 STS-107 임무에서 재진입 중 궤도선이 붕괴되어 승무원 전원이 사망하는 컬럼비아 우주왕복선 공중분해 사고가 발생했다. 이 사고로 조지 W. 부시 대통령은 우주왕복선 프로그램을 종료하고 컨스텔레이션 계획을 추진했으나, 버락 오바마 대통령에 의해 취소되었다. 컬럼비아호는 원래 국제우주정거장 조립 임무인 STS-118을 수행할 예정이었으나, 실현되지 못했다.

2. 1. 제작 및 초기 시험

1975년, 로스앤젤레스 교외 캘리포니아주 팜데일에 있는 로크웰 인터내셔널(구 노스 아메리칸 항공/노스 아메리칸 록웰)의 주요 조립 시설에서 컬럼비아의 제작이 시작되었다.[4] 1979년 3월 25일, 완성된 궤도선은 케네디 우주 센터로 옮겨져 첫 발사 준비에 들어갔다. 원래 1979년 말 발사 예정이었으나, RS-25 엔진과 열 보호 시스템(TPS) 문제로 발사가 연기되었다.[4]

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1981년 3월 19일, 지상 시험 준비 중 작업자들이 질소로 정화된 컬럼비아의 후방 엔진 구획에서 질식하여 2명 또는 3명이 사망했다.[5][6]

컬럼비아의 첫 비행(STS-1)은 제미니 계획과 아폴로 계획에 참여했던 베테랑 우주비행사 존 영이 지휘했다. 그는 1972년 아폴로 16호를 통해 달 위를 걸은 아홉 번째 사람이었다. 조종은 로버트 크리펜이 맡았는데, 그는 원래 군의 유인 궤도 연구소 (MOL) 우주선에 탑승할 예정이었으나, 계획 취소 후 NASA로 옮겨 스카이랩 및 아폴로-소유즈 임무 지원 승무원으로 활동했다.

컬럼비아는 궤도선 처리 시설(OPF)에서 610일, 차량 조립 건물(VAB)에서 35일, 발사대 39A에서 105일을 보낸 후, 1981년 4월 12일, 최초의 유인 우주 비행 (보스토크 1호) 20주년에 성공적으로 발사되었다.[4]

1986년 1월 12일 발사된 STS-61-C 임무에는 프랭클린 창-디아즈와 당시 하원의원이었던 빌 넬슨이 승무원으로 참여했다.

컬럼비아 우주왕복선의 제작 및 초기 시험과 관련된 주요 공정은 다음과 같다.

날짜주요 공정[8]
1972년 7월 26일노스아메리칸 록웰(North American Rockwell)에 계약 체결
1975년 3월 25일후방 동체 장기 제작 시작
1975년 11월 17일승무원 모듈 장기 제작 시작
1976년 6월 28일승무원 모듈 조립 시작
1976년 9월 13일후방 동체 구조 조립 시작
1977년 12월 13일전방 상부 동체 조립 시작
1977년 1월 3일수직 안정판 조립 시작
1977년 8월 26일날개, 그러먼(Grumman)사에서 팜데일(Palmdale) 도착
1977년 10월 28일전방 하부 동체, 팜데일(Palmdale) 도착
1977년 11월 7일최종 조립 시작
1978년 2월 24일동체 플랩, 팜데일(Palmdale) 도착
1978년 4월 28일전방 페이로드 베이 도어, 팜데일(Palmdale) 도착
1978년 5월 26일전방 상부 동체 결합
1978년 7월 7일전방 및 후방 페이로드 베이 도어 결합 완료
1978년 9월 11일전방 RCS 완성
1979년 2월 3일통합 시스템 테스트 완료, 팜데일(Palmdale)
1979년 2월 16일에어록, 팜데일(Palmdale) 도착
1979년 3월 5일점검 후 완료
1979년 3월 8일마감 검사, 최종 승인 팜데일(Palmdale)
1979년 3월 8일팜데일(Palmdale)에서 드라이든(Dryden)으로 롤아웃
1979년 3월 12일팜데일(Palmdale)에서 에드워드(Edwards)로 육상 운송
1979년 3월 20일SCA 페리 비행, DFRC에서 텍사스주 빅스 공군기지(Biggs AFB)로
1979년 3월 22일SCA 페리 비행, 텍사스주 빅스 공군기지(Biggs AFB)에서 텍사스주 켈리 공군기지(Kelly AFB)로
1979년 3월 24일SCA 페리 비행, 텍사스주 켈리 공군기지(Kelly AFB)에서 플로리다주 에글린 공군기지(Eglin AFB)로
1979년 3월 24일SCA 페리 비행, 에글린 공군기지(Eglin AFB)에서 케네디 우주 센터(KSC)로
1979년 11월 3일보조 동력 장치(APU) 열간 시험, OPF KSC
1979년 12월 16일우주왕복선 통합 시험 시작, KSC
1980년 1월 14일우주왕복선 통합 시험 완료, KSC
1981년 2월 20일비행 준비 발사
1981년 4월 12일첫 비행 (STS-1)


2. 2. 챌린저호 폭발 사고와 영향

다음 우주왕복선 임무인 STS-51-L은 챌린저호가 맡았다. 이 임무는 STS-61-C가 착륙한 열흘 뒤인 1986년 1월 28일에 발사되었으나, 발사 73초 만에 참사로 끝났다.[37] 사고 이전 컬럼비아호는 반덴버그 공군 기지로 이동하여 연료 주입 테스트를 수행하고, 서해안 발사장을 검증하기 위해 SLC-6에서 비행 준비 발사를 수행할 예정이었다. 사고 여파로 NASA의 우주왕복선 일정에 차질이 생겼고 6000만달러가 소요될 예정이었던 반덴버그 시험은 취소되었다.[37] 컬럼비아호는 1989년(STS-28)이 되어서야 다시 비행을 재개했고, 그 후 우주왕복선의 일부로 정상 서비스를 재개했다.

2. 3. 운용 재개 및 주요 임무

1989년 STS-28 임무를 통해 운용이 재개된 후, 컬럼비아 우주왕복선은 여러 주요 임무를 수행했다.[37] 특히 1999년 7월 23일에 발사된 STS-93 임무는 미국 최초의 여성 우주왕복선 사령관인 에일린 콜린스 중령이 지휘했으며, 찬드라 엑스선 천문대를 배치하는 데 성공했다.

3. 주요 임무

컬럼비아 우주왕복선은 총 28회의 임무를 수행했으며, 주요 임무는 다음과 같다.


  • 1981년 4월 12일, STS-1 임무를 통해 최초로 우주 비행에 성공했다.
  • 1983년 11월 28일, STS-9 임무에서는 최초로 6명의 우주비행사가 탑승하고, 스페이스랩 과학 실험실을 이용한 실험을 수행했다.
  • 1986년 1월 12일, STS-61-C 임무에는 미국 하원 의원 빌 넬슨이 탑승했다.
  • 1989년, STS-28 임무를 통해 우주왕복선 임무를 재개했다.
  • 1999년 7월 23일, STS-93 임무에서는 찬드라 엑스선 천문대를 배치하고, 에일린 콜린스가 여성 최초로 우주왕복선 사령관을 맡았다.
  • 2002년 3월 1일, STS-109 임무에서는 허블 우주망원경 정비 임무를 수행했다.


컬럼비아호는 셔틀-미르와 국제우주정거장 계획 기간 동안 운영되었지만, ISS을 방문하는 임무는 수행하지 않았다. 컬럼비아호는 ISS 임무를 위해 페이로드를 줄인 더 무거운 초기 설계에 따라 제작되었기 때문에 우주정거장 도킹 시스템을 설치하지 않기로 결정했다. 이로 인해 스페이스랩과 스페이스허브 리서치 더블 모듈과 같은 장기 과학 모듈을 위한 공간이 생겼기 때문에, 컬럼비아호는 대신 다른 과학 임무와 허블 우주망원경 정비를 위해 사용되었다.[41]

#날짜임무발사장착륙장비고
241997년 11월 19일STS-8739-B케네디 우주 센터미국 미소중력 탑재체 (USMP-4)
251998년 4월 13일STS-9039-B케네디 우주 센터뉴로랩 – 스페이스랩
261999년 7월 23일STS-9339-B케네디 우주 센터찬드라 엑스선 천문대 배치; 첫 여성 사령관 에일린 콜린스, 39-B 발사장에서의 마지막 컬럼비아호 발사
272002년 3월 1일STS-10939-A케네디 우주 센터허블 우주망원경 정비 임무 (HSM-3B)
282003년 1월 16일STS-10739-A착륙하지 못함
(케네디 우주 센터에 착륙 예정)		다학제간 미소중력 및 지구과학 연구 임무. 2003년 2월 1일 재진입 과정에서 파괴되고, 탑승한 7명 전원이 사망.


3. 1. 초기 임무 (STS-1 ~ STS-9)

컬럼비아호의 첫 비행(STS-1)은 제미니 계획과 아폴로 계획의 베테랑인 존 영이 지휘하고, 로버트 크리펜이 조종했다. 1981년 4월 12일, 최초의 유인 우주 비행(보스토크 1호) 20주년에 성공적으로 발사되어 지구를 36회 궤도 비행한 후 1981년 4월 14일 캘리포니아 에드워드 공군기지의 마른 호수 활주로에 착륙했다.[37] 이후 기술적 특성과 성능을 테스트하기 위해 3번의 추가 연구 임무를 수행했다.

4명의 승무원이 탑승한 첫 번째 작전 임무는 1982년 11월 11일에 발사된 STS-5였다. 이 시점에서 챌린저호가 합류하여 다음 세 번의 왕복선 임무를 수행했고, 컬럼비아호는 첫 번째 스페이스랩 임무를 위한 수정 작업을 거쳤다.

1983년, 컬럼비아호는 여섯 번째 우주 비행이자 두 번째 작전 임무(STS-9)를 수행했다. 여기에는 스페이스랩 과학 실험실과 울프 메르볼트를 포함한 6명의 승무원이 탑승했다.[37]

#날짜임무발사장착륙장비고
11981년 4월 12일STS-139-A에드워즈 공군기지첫 번째 우주왕복선 임무. 재사용 가능한 우주선의 첫 번째 정기 사용.
21981년 11월 12일STS-239-A에드워즈 공군기지재사용 가능한 우주선의 첫 번째 실제 재사용.
31982년 3월 22일STS-339-A화이트샌즈 우주기지외부 연료 탱크를 도색하지 않고 사용한 첫 임무.
우주왕복선이 화이트샌즈에 착륙한 최초이자 유일한 경우.
41982년 6월 27일STS-439-A에드워즈 공군기지마지막 R&D 비행
51982년 11월 11일STS-539-A에드워즈 공군기지최초의 4인 승무원, 최초의 상업 위성 배치.
61983년 11월 28일STS-939-A에드워즈 공군기지첫 번째 6인 승무원, 첫 번째 스페이스랩.



컬럼비아호 비행 임무 휘장
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STS-1STS-2STS-3STS-4STS-5STS 9


3. 2. 챌린저호 사고 이후 (STS-28 ~ STS-94)

1986년 챌린저 우주왕복선 폭발 사고 이후, NASA의 우주왕복선 계획은 중단되었고, 반덴버그 공군 기지에서의 시험은 취소되었다. 컬럼비아호는 1989년 STS-28 임무를 통해 비행을 재개했고, 우주왕복선 임무의 일부로 정상적인 서비스를 재개했다.

STS-28 임무는 KH-11 정찰위성을 궤도에 투입하는 임무였다.[41] STS-32 임무에서는 장기 노출 시설(LDEF)을 회수하고 인공위성 1기를 방출했다.[41] STS-35 임무에서는 여러 대의 엑스선 및 자외선 망원경을 이용한 관측(ASTRO-1 임무)을 수행했다.[41] STS-40 임무는 5번째 스페이스랩 임무로, 생명과학-1(Spacelab Life Sciences-1) 실험을 진행했다.[41] STS-50 임무에서는 미국 미소중력 실험실 1(USML-1)을 운영했다.[41] STS-52 임무에서는 레이저 지구 역학 위성 II(LAGEOS-2)를 궤도에 투입하고, USMP-1을 운영했다.[41] STS-55 임무에서는 독일판 스페이스랩 D-2를 이용한 미소중력 연구를 수행했다.[41] STS-58 임무는 SLS-2(Spacelab Life Sciences-2) 실험을 진행했다.[41]

STS-62 임무에서는 USMP-2를 운영했다.[41] STS-65 임무에서는 국제 미소 중력 실험실(IML-2)을 운영했으며, 무카이 치아키가 탑승했다.[41] STS-73 임무에서는 미국 미소 중력 실험실 2(USML-2)를 운영했다.[41] STS-75 임무에서는 테더 위성 시스템(TSS-1R)을 재비행하고, USMP-3을 운영했다.[41] STS-78 임무에서는 생명 및 미소 중력 스페이스랩(LMS) 실험을 진행했다.[41] STS-80 임무에서는 웨이크 실드 시설(WSF)의 3번째 발사와 과거 최장인 18일간의 임무를 수행했다.[41] STS-83 임무는 제1차 미소 중력 과학 실험실(MSL-1) 실험을 진행했으나, 연료 전지 고장으로 조기 귀환했다.[41] STS-94 임무는 STS-83 임무의 재비행으로, 제1차 미소 중력 과학 실험실 재비행 계획(MSL-1R)을 수행했다.[41]

#날짜임무발사장착륙장비고
81989년 8월 8일STS-2839-B에드워즈 공군기지정찰위성 KH-11 발사. 39-B 발사대에서의 컬럼비아호 첫 발사.
91990년 1월 9일STS-3239-A에드워즈 공군기지장기 노출 시설 회수
101990년 12월 2일STS-3539-B에드워즈 공군기지다수의 엑스선 자외선 망원경 운반.
111991년 6월 5일STS-4039-B에드워즈 공군기지스페이스랩 5회차 – 생명과학-1
121992년 6월 25일STS-5039-A케네디 우주 센터
(허리케인 다비로 인해)		미국 미소중력 실험실 1 (USML-1)
131992년 10월 22일STS-5239-B케네디 우주 센터레이저 지구역학 위성 II 배치
141993년 4월 26일STS-5539-A에드워즈 공군기지독일 스페이스랩 D-2 미소중력 연구
151993년 10월 18일STS-5839-B에드워즈 공군기지스페이스랩 생명과학
161994년 3월 4일STS-6239-B케네디 우주 센터미국 미소중력 탑재체-2 (USMP-2)
171994년 7월 8일STS-6539-A케네디 우주 센터국제 미소중력 실험실 (IML-2)
181995년 10월 20일STS-7339-B케네디 우주 센터미국 미소중력 실험실 (USML-2)
191996년 2월 22일STS-7539-B케네디 우주 센터테더링 위성 시스템 재비행 (TSS-1R)
201996년 6월 20일STS-7839-B케네디 우주 센터생명 및 미소중력 스페이스랩 (LMS)
211996년 11월 19일STS-8039-B케네디 우주 센터웨이크 실드 시설 (WSF)의 세 번째 비행 및 최장 왕복선 비행
221997년 4월 4일STS-8339-A케네디 우주 센터미소중력 과학 실험실 (MSL), 단축
231997년 7월 1일STS-9439-A케네디 우주 센터미소중력 과학 실험실 (MSL), 재비행



컬럼비아호 비행 임무 휘장
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STS-28STS-32STS-35STS-40STS-50STS-52STS-55STS-58
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STS-62STS-65STS-73STS-75STS-78STS-80STS-83STS-94


3. 3. 후기 임무 (STS-87 ~ STS-109)

STS-87은 미국 미소중력 탑재체 (USMP-4)를 탑재하고 도이 다카오가 탑승했다.[41] STS-90은 뉴로랩 스페이스랩을 이용한 과학 임무였다.[41] STS-93은 찬드라 엑스선 관측선을 배치했으며, 에일린 콜린스가 최초의 여성 사령관으로 참여했다.[41] 이 임무는 39-B 발사장에서 발사된 마지막 컬럼비아호 임무였다. STS-109는 허블 우주망원경 정비 임무 (HSM-3B)였다.[41]

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STS-87STS-90STS-93STS-109


4. 기술적 특징

컬럼비아 우주왕복선은 다음과 같은 독특한 기술적 특징을 가지고 있었다.

'''열 보호 시스템:''' 컬럼비아는 초기에 고온 및 저온 재사용 표면 단열재(HRSI/LRSI) 타일로 덮여 있었고, 날개, 동체, 화물칸 문 일부에는 흰색 실리콘 고무로 칠해진 노멕스(FRSI) 펠트 재사용 표면 단열재 블랭킷이 사용되었다. 이후 개조를 통해 흰색 LRSI 타일의 상당 부분을 고급 유연 재사용 표면 단열재(AFRSI) 블랭킷으로 교체했다.[12] AFRSI 블랭킷은 실리카 직물 층 사이에 순수 실리카 펠트 층을 넣어 만들었으며, 궤도선에 직접 부착하여 무게를 줄이고 내구성을 높였다.[14]

'''식별 표식:''' 컬럼비아는 검은색 친을 가진 유일한 우주왕복선이었다. 이는 재진입 시 열이 우주선의 상단 날개 표면에 미치는 영향을 파악하기 어려웠던 초기 설계 단계에서 추가된 것이다.[15] 또한, 마지막 개조 전까지 좌현 날개에는 미국 국기가, 우현 날개에는 "USA" 글자가 있는 독특한 날개 표시를 가지고 있었다.

'''SILTS 포드 및 OEX/MADS "블랙 박스":''' STS-9 이후 컬럼비아의 수직 안정판 상단에는 적외선 및 기타 열 데이터를 수집하는 SILTS 포드가 설치되었다.[16] 또한, STS-1부터 STS-107까지 컬럼비아에는 OEX/MADS 레코더, 즉 "블랙 박스"가 영구적으로 장착되어 있었다.

'''기타 특징:''' 컬럼비아는 원래 SR-71 블랙버드에 장착된 것과 동일한 사출 좌석을 장착했으나, STS-9 이후 제거되었다. 초기에는 헤드업 디스플레이가 없었지만, STS-9 이후 장착되었다. 다른 우주왕복선과 마찬가지로, 컬럼비아는 글래스 콕핏 디스플레이와 경량 좌석으로 개조되었다.

컬럼비아 우주왕복선의 제작 과정은 다음과 같다.[8]

날짜주요 공정
1972년 7월 26일노스아메리칸 록웰에 계약 체결
1975년 3월 25일후방 동체 장기 제작 시작
1975년 11월 17일승무원 모듈 장기 제작 시작
1976년 6월 28일승무원 모듈 조립 시작
1976년 9월 13일후방 동체 구조 조립 시작
1977년 12월 13일전방 상부 동체 조립 시작
1977년 1월 3일수직 안정판 조립 시작
1977년 8월 26일날개, 그러먼사에서 팜데일(Palmdale) 도착
1977년 10월 28일전방 하부 동체, 팜데일(Palmdale) 도착
1977년 11월 7일최종 조립 시작
1978년 2월 24일동체 플랩, 팜데일(Palmdale) 도착
1978년 4월 28일전방 페이로드 베이 도어, 팜데일(Palmdale) 도착
1978년 5월 26일전방 상부 동체 결합
1978년 7월 7일전방 및 후방 페이로드 베이 도어 결합 완료
1978년 9월 11일전방 RCS 완성
1979년 2월 3일통합 시스템 테스트 완료, 팜데일(Palmdale)
1979년 2월 16일에어록, 팜데일(Palmdale) 도착
1979년 3월 5일점검 후 완료
1979년 3월 8일마감 검사, 최종 승인 팜데일(Palmdale)
1979년 3월 8일팜데일(Palmdale)에서 드라이든(Dryden)으로 롤아웃
1979년 3월 12일팜데일(Palmdale)에서 에드워드(Edwards)로 육상 운송
1979년 3월 20일SCA 페리 비행, DFRC에서 텍사스주 빅스 공군기지(Biggs AFB)로
1979년 3월 22일SCA 페리 비행, 텍사스주 빅스 공군기지(Biggs AFB)에서 텍사스주 켈리 공군기지(Kelly AFB)로
1979년 3월 24일SCA 페리 비행, 텍사스주 켈리 공군기지(Kelly AFB)에서 플로리다주 에글린 공군기지(Eglin AFB)로
1979년 3월 24일SCA 페리 비행, 에글린 공군기지(Eglin AFB)에서 케네디 우주 센터(KSC)로
1979년 11월 3일보조 동력 장치(APU) 열간 시험, OPF KSC
1979년 12월 16일우주왕복선 통합 시험 시작, KSC
1980년 1월 14일우주왕복선 통합 시험 완료, KSC
1981년 2월 20일비행 준비 발사
1981년 4월 12일첫 비행 (STS-1)


4. 1. 무게

컬럼비아 우주왕복선은 두 번째로 제작되었고 최초로 우주 비행이 가능했던 우주왕복선이다. 처음 제작되었을 당시에는 ''엔데버''와 같은 후속 우주왕복선보다 약 약 3628.74kg 더 무거웠는데, 이는 재료 기술의 발전에 힘입은 바가 컸다.[9] 더 무거웠던 이유는 날개와 동체 스파가 더 무거웠고, 항공 전자 장치에 장착된 초기 테스트 장비의 무게와 더불어, 원래 다른 우주왕복선에 장착되었다가 셔틀/미르 및 셔틀/국제 우주 정거장 도킹을 용이하게 하기 위해 나중에 외부 기압실로 변경된 내부 기압실 때문이었다.[10]

컬럼비아 우주왕복선은 센타우르-G 부스터를 위해 개조되지 않았다.[11] 내부 기압실이 유지되면서 NASA는 STS-109 허블 우주 망원경 서비스 임무와 스페이스랩 이중 모듈(STS-107에 사용)에 컬럼비아 우주왕복선을 사용할 수 있었다.

컬럼비아 우주왕복선의 더 높은 중량으로 인해 NASA는 무거운 탑재물을 고경사 궤도로 운반하는 데 필요한 성능이 저하되어 ISS 임무에 사용하는 데는 덜 이상적이었다. 하지만 우주선이 그러한 임무에 필요할 경우를 대비하여 마지막 개조 기간 동안 셔틀에 개조가 이루어졌다.

만약 컬럼비아 우주왕복선이 파괴되지 않았다면, 2003년 11월로 예정되었던 ISS 조립 임무인 STS-118을 위해 외부 에어록/도킹 어댑터가 장착되었을 것이다. 디스커버리가 궤도 주요 개조를 위해 운행 중단되었고, 엔데버와 아틀란티스만으로는 ISS 조립 일정을 준수할 수 없었기 때문에 컬럼비아 우주왕복선이 이 임무를 수행하도록 예정되어 있었다.

STS-118 이후 컬럼비아 우주왕복선의 활동은 점차 줄어들었을 것이다. 2004년과 2005년 사이에 허블 우주 망원경을 두 번 더 지원할 예정이었다. 컬럼비아 우주왕복선 사고 이후, NASA는 아틀란티스를 사용하여 STS-125 임무를 수행했으며, 계획된 네 번째 및 다섯 번째 서비스 임무를 허블에 대한 마지막 임무 하나로 통합했다.

셔틀-미르 및 국제 우주 정거장(ISS) 프로그램에 참여했음에도 불구하고, 컬럼비아 우주왕복선은 우주 정거장을 방문하는 임무는 수행하지 않았다. 당시 가동 중이던 다른 세 대의 궤도선은 적어도 한 번 이상 미르와 ISS를 방문했다. 컬럼비아 우주왕복선은 ISS 임무에 대한 탑재량을 줄이고 더 무거운 초기 설계에 따라 제작되었으며, 우주 정거장 도킹 시스템을 설치하지 않기로 결정했다. 이는 스페이스랩이나 스페이스허브 연구 이중 모듈과 같은 더 긴 과학 모듈을 위한 공간을 만들었고, 이로 인해 컬럼비아 우주왕복선은 대신 과학 임무와 허블 우주 망원경 수리에 사용되었다.[19]

4. 2. 열 보호 시스템

''컬럼비아''는 외부 표면이 주로 고온 및 저온 재사용 표면 단열재(HRSI/LRSI) 타일로 덮여 있었던 최초의 궤도선이었다. 날개, 동체, 화물칸 문 일부에는 흰색 실리콘 고무로 칠해진 노멕스(FRSI, 펠트 재사용 표면 단열재 블랭킷)가 사용되었다. FRSI는 한때 궤도선의 약 25%를 덮었지만, 첫 번째 개조를 통해 많은 영역에서 제거되었고, 이후 비행에서는 화물칸 문 상부와 날개 상부 안쪽 부분에만 사용되었다.[12]

STS-3 임무 중 컬럼비아 우주왕복선 하부의 열 보호 시스템을 가시광선(왼쪽) 및 적외선(오른쪽) 이미지로 촬영한 모습. 이는 카이퍼 항공 관측소에서 촬영했다.


이 개조에는 상부 표면의 많은 흰색 LRSI 타일을 ''디스커버리''와 ''아틀랜티스''에 사용된 고급 유연 재사용 표면 단열재(AFRSI) 블랭킷(섬유 단열 블랭킷 또는 FIB라고도 함)으로 교체하는 작업도 포함되었다.[13]

1982년 7월 4일 STS-4를 마치고 착륙하는 ''컬럼비아''와 편대 비행 중인 T-38 탈론


원래 ''컬럼비아''는 32,000개의 타일을 가지고 있었지만, 개조를 통해 24,300개로 줄었다. AFRSI 블랭킷은 외부의 실리카 직물 층과 내부의 S-Glass 직물 사이에 샌드위치된 순수 실리카 펠트 층으로 구성되었으며, 1인치 격자 내에서 순수 실리카 실로 꿰매고, 고순도 실리카 코팅으로 덮었다. 블랭킷은 반강성이며 30인치 x 30인치 크기로 만들 수 있었다. 각 블랭킷은 최대 25개의 타일을 대체했으며 궤도선에 직접 접착되었다.[12] 블랭킷을 궤도선에 직접 부착함으로써 무게가 감소하고 내구성이 향상되었으며, 제작 및 설치 비용이 절감되고 설치 일정이 단축되었다.[14] 이 모든 작업은 ''컬럼비아''의 첫 번째 개조 및 ''챌린저'' 사고 이후의 운행 중단 기간 동안 수행되었다.

궤도선의 열 보호 시스템과 기타 개선 사항에도 불구하고, ''컬럼비아''는 다른 궤도선만큼 가볍지 않았다. 두 번째로 오래된 우주왕복선인 ''챌린저''도 상대적으로 무거웠지만, ''컬럼비아''보다 약 997.90kg 가벼웠다.

4. 3. 식별 표식

''컬럼비아''는 검은색 친을 가진 유일한 실용 궤도선이었다. 초기 셔틀 설계자들은 재진입 시 열이 우주선의 상단 날개 표면에 어떤 영향을 미칠지 알 수 없었기 때문에 이 부분이 추가되었다. 이 친은 다른 궤도선과 달리 ''컬럼비아''를 멀리서도 쉽게 식별할 수 있게 해주었다. 이 친은 1979년 ''컬럼비아''가 케네디 우주 센터(KSC)에 도착한 후 추가되었다. 검은색 친을 가진 유일한 다른 궤도선은 ''패스파인더''[15]였지만, 이는 외관을 위한 테스트 기종이었으며 개조될 때만 이러한 특징을 갖게 되었다.

마지막 개조 전까지 ''컬럼비아''는 좌현(왼쪽) 날개에 미국 국기가, 우현(오른쪽) 날개에 "USA"라는 글자가 있는 날개 표시를 가진 유일한 실용 궤도선이었다. ''챌린저'', ''디스커버리'', ''아틀란티스'', 그리고 ''엔데버''는 모두 1998년까지 왼쪽 날개에 미국 국기 위에 "USA"라는 글자가 있었고, 오른쪽 날개에는 1998년 이전의 NASA "웜" 로고타입이 각 궤도선의 이름 앞에 있었다. ''컬럼비아''의 프로토타입이었던 테스트 기종인 ''엔터프라이즈''는 원래 ''컬럼비아''와 동일한 날개 표시를 가지고 있었지만, 흰색 친과 오른쪽 날개에 더 가깝게 배치된 "USA" 글자가 있었다. ''엔터프라이즈''의 표시는 1983년에 ''챌린저''와 일치하도록 수정되었다. 궤도선의 이름은 원래 ''엔터프라이즈''와 마찬가지로 페이로드 베이 도어에 표시되었지만, ''챌린저호 폭발 사고'' 이후 궤도선이 궤도상에서 쉽게 식별될 수 있도록 승무원 객실에 표시되었다.

STS-93 임무 종료 후 마지막 개조부터 파괴될 때까지 ''컬럼비아''는 좌현 날개에 NASA "미트볼" 엠블럼이, 우현 날개에 궤도선 이름 앞에 미국 국기가 있는 등 실용 궤도선들과 동일한 표시를 가졌다. ''컬럼비아''는 이러한 표시로 STS-109와 STS-107 두 번만 비행했다.

4. 4. SILTS 포드 및 OEX/MADS "블랙 박스"

SILTS 포드(Shuttle Infrared Leeside Temperature Sensing, 우주왕복선 적외선 후면 온도 감지)는[16] ''컬럼비아''의 수직 안정판 상단에 설치되어 STS-9 이후 적외선 및 기타 열 데이터를 수집하는 데 사용되었다. 초기 테스트 후 포드의 장비는 제거되었지만, NASA는 비용 절감을 위해, 그리고 향후 실험에 활용할 계획으로 포드를 그대로 두기로 결정했다. 이후 수직 안정판은 1992년 ''엔데버''에서 처음 사용된 드래그 슈트를 포함하도록 개조되었다.

STS-1부터 STS-107까지 ''컬럼비아''에 영구적으로 장착된 또 다른 장치는 OEX(Orbiter Experiments) 박스 또는 MADS(Modular Auxiliary Data System) 레코더였다. 이 "블랙 박스"는 우주왕복선 컬럼비아호 참사 이후 몇 주 동안의 수색 및 회수 작업을 통해 2003년 3월 19일 텍사스주 샌 어거스틴 군에서 우산림청에 의해 약간 손상된 채로 발견되었으나, 완전히 온전한 상태였다. OEX/MADS는 항공기 블랙 박스와 달리 사고에서 살아남도록 설계되지 않았다.

5. 컬럼비아 우주왕복선 공중분해 사고 (STS-107)

2003년 2월 1일, 컬럼비아 우주왕복선은 28번째 임무인 STS-107을 마치고 지구로 귀환하던 중 텍사스주 상공에서 대기권 재진입 시 공중 분해되어, 릭 허스번드, 윌리엄 C. 맥쿨, 마이클 P. 앤더슨, 데이비드 M. 브라운, 칼파나 촐라, 로럴 클라크, 일란 라몬 등 7명의 승무원 전원이 사망했다.[25]

이 사고는 발사 당시 외부 연료 탱크에서 떨어져 나간 단열재 파편이 고속으로 왼쪽 날개 앞부분에 충돌하여 내열 패널에 구멍이 생기면서 발생했다. 이 사고로 조지 W. 부시 대통령은 컨스텔레이션 계획을 통해 유인 오리온 우주선을 개발하고, 2010년까지 우주왕복선 궤도선을 퇴역시키기로 결정했다. 그러나 컨스텔레이션 계획은 버락 오바마 대통령이 서명한 2010년 NASA 권한 부여 법에 따라 취소되었다.

5. 1. 사고 원인



알링턴 국립묘지의 컬럼비아호 기념비


컬럼비아호는 2003년 2월 1일 09:00 경(EST), 16일간의 과학 임무를 마치고 대기권에 재진입하던 중 파괴되었다. 컬럼비아 사고 조사 위원회는 탄소 복합재로 만들어진 컬럼비아호의 날개 중 한쪽 앞부분에 구멍이 뚫린 것을 확인했다. 이 구멍은 16일 전 발사 과정에서 외부 연료 탱크의 단열 폼 조각이 떨어져 나가 우주왕복선의 왼쪽 날개에 부딪히면서 만들어진 것이다. 재진입의 격렬한 열기 속에서 뜨거운 가스가 날개 내부로 침투하여 유압 시스템을 손상시키고 제어 표면의 제어 장애로 이어진 것으로 보인다. 이로 인한 제어력 상실로 궤도선의 최소 보호 구역이 완전 진입 시 발생하는 열과 동적 압력에 노출되어 결국 기체 파손으로 이어졌다.[43]

보고서는 위원회가 사고의 원인이라고 생각하는 근본적인 조직적, 문화적 문제를 깊이 파고들었다. 보고서는 NASA의 의사 결정 및 위험 평가 절차에 대해 매우 비판적이었다. 또한 보고서는 애틀랜티스 우주왕복선(당시 STS-114 발사 준비 중)을 이용한 구조 또는 손상된 날개의 기내 수리 등 NASA가 임무 중에 고려하지 않았던 승무원 구출을 위한 몇 가지 잠재적 옵션을 설명했다.[44]

5. 2. 승무원 구조 옵션

컬럼비아 사고 조사 위원회 보고서는 NASA가 임무 중에 고려하지 않았던 승무원 구조 옵션을 몇 가지 제시했다. 여기에는 STS-114 발사를 위해 준비 중이던 애틀랜티스 우주왕복선을 이용한 구조, 또는 손상된 날개의 기내 수리 등이 포함된다.[44]

5. 3. 잔해 수습 및 보관

컬럼비아 우주왕복선 공중분해 사고로 수습된 약 84,000개의 잔해는 케네디 우주 센터의 차량 조립 건물 16층에 있는 방에 보관되어 있다.[45] 이 잔해들은 한 번 언론에 공개되었으며, 이후 연구자들에게만 공개되었다.[46] 챌린저 우주왕복선 폭발 사고 이후 대체 궤도선이 제작된 챌린저 우주왕복선과는 달리, 컬럼비아 우주왕복선은 교체되지 않았다.

6. 추모 및 유산

컬럼비아호와 승무원들을 기리기 위해 다양한 추모 활동이 이루어졌다.

미국 지명 위원회는 콜로라도 주 상그레 드 크리스토 산맥에 있는 약 4261.10m 높이의 산을 컬럼비아 포인트로 명명했다. 이 산은 챌린저호 참사 희생자들을 기리는 챌린저 포인트와 가깝다. 화성의 컬럼비아 언덕도 희생자들의 넋을 기리기 위해 이름 붙여졌다.

NASA 첨단 슈퍼컴퓨팅 부서의 컬럼비아 슈퍼컴퓨터 역시 2003년 참사로 사망한 승무원들을 기리기 위해 명명되었다.[28] 이 슈퍼컴퓨터의 첫 번째 부분은 STS-107 우주 비행사이자 엔지니어였던 칼파나 차울라에게 헌정되었다.[29]

이 외에도 여러 지명과 시설에 '컬럼비아'라는 이름이 붙여졌으며, 대중문화에서도 컬럼비아호를 추모하는 작품들이 제작되었다.

6. 1. 기념 시설

패트리샤 허프만 스미스 NASA 박물관 "컬럼비아를 기억하며"는 텍사스주 사빈 카운티 헴필에 개관하였다. 이 박물관은 STS-107을 포함한 컬럼비아호의 모든 임무를 기록하고 있다. 또한 컬럼비아 우주왕복선 잔해와 승무원 유해 회수 기간 동안 지역 주민들의 노력을 전시하고 있으며, STS-107 승무원 각자를 위한 공간과 회수 작업 중 사망한 텍사스 산림 서비스 헬리콥터 조종사를 위한 공간도 마련되어 있다.[26] 박물관에는 NASA와 계약업체, STS-107 승무원 가족 및 기타 개인들이 기증한 많은 물건과 유물이 소장되어 있으며, 승무원 가족들은 승무원들의 개인 소지품을 영구 전시용으로 기증하였다. 박물관에는 우주왕복선과 궤도선의 활동을 모방한 2개의 인터랙티브 시뮬레이터 디스플레이와 디지털 학습 센터 및 교실이 있어 교육 기회를 제공한다.[26]

컬럼비아 기념 우주 센터는 컬럼비아 우주왕복선 승무원 7명을 기리는 미국의 국립 기념관이다. 이 시설은 우주왕복선의 기원이자 생산지였던 캘리포니아주 로스앤젤레스군의 전 노스 아메리칸 항공 공장 부지인 캘리포니아주 도니에 위치해 있다. 이 시설은 또한 모든 연령대를 위한 교육 기회를 제공하며, 우주 과학, 우주 비행학, 우주왕복선 프로그램의 유산을 주제로 한 대화형 전시, 워크숍 및 강좌를 갖춘 체험 학습 센터이기도 하다.[27]

6. 2. 명명

컬럼비아 우주왕복선의 이름은 1787년부터 1793년까지 로버트 그레이 선장의 지휘 아래 미국 태평양 북서부를 탐험하고 최초로 지구를 일주한 미국의 슬루프선 컬럼비아 레디비바호에서 따왔다.[3] 또한 최초로 달에 착륙한 우주선인 아폴로 11호의 사령선 모듈의 이름을 따서 명명되었다.[3] 컬럼비아는 미국의 여성 상징이기도 하다.

2003년 컬럼비아호 참사 이후, 희생자들을 기리기 위해 여러 지명과 시설에 '컬럼비아'라는 이름이 붙여졌다. 미국 지명 위원회는 콜로라도 주 상그레 드 크리스토 산맥에 있는 약 4261.10m 높이의 산을 컬럼비아 포인트로 명명했다. 이 산은 챌린저호 참사 희생자들을 기리는 챌린저 포인트와 가까운 거리에 있다. 화성의 컬럼비아 언덕도 희생자들의 넋을 기리기 위해 명명되었다.

NASA 첨단 슈퍼컴퓨팅 부서의 컬럼비아 슈퍼컴퓨터 역시 2003년 참사로 사망한 승무원들을 기리기 위해 명명되었다.[28] 이 슈퍼컴퓨터는 캘리포니아 주 에임스 연구 센터에 있으며, 우주, 지구 기후, 우주 발사체 및 항공기의 공기역학적 설계를 위한 과학 연구에 사용되었다.[28] 2003년에 제작된 시스템의 첫 번째 부분은 STS-107 우주 비행사이자 엔지니어였던 칼파나 차울라에게 헌정되었다.[29]

6. 3. 대중문화

카우보이 비밥의 한 에피소드에서 개조된 '컬럼비아'가 중요한 역할을 한다. 주인공 스파이크가 우주선 연료 고갈로 지구 대기권에서 타 죽을 위기에 처하자 그를 구출하는 데 사용된다. '컬럼비아'는 코 부분에 장착된 소형 부스터의 도움을 받아 수평으로 이륙하는 모습으로 묘사된다. 화물칸에서 길 잃은 우주선을 잡은 후, '컬럼비아'는 열 차폐 실패를 포함하여 지구로 귀환하는 과정에서 문제를 겪고, 결국 탑승자들은 무사했지만 사막에 추락한다. 실제 사건이 발생한 후, 어덜트 스윔은 해당 에피소드를 방송 목록에서 일시적으로 삭제했다.[30]

록 밴드 딥 퍼플의 기타리스트 스티브 모스는 2003년 앨범 ''바나나스''의 마지막 트랙으로 수록된 기악곡 "Contact Lost"를 작곡했다. 이 곡은 사고로 사망한 우주 비행사들에게 헌정되었으며, 모스의 작곡 저작권료는 희생된 우주 비행사 가족들에게 기부되었다.[31] 사고 희생자 중 한 명인 우주 비행사이자 임무 전문 엔지니어 칼파나 차울라는 딥 퍼플의 팬이었으며, 비행 중에 밴드와 이메일을 주고받아 이 비극은 그룹에게 더욱 개인적인 일이 되었다.[1] 그녀는 딥 퍼플 앨범 ''머신 헤드''와 ''퍼펜디큘러'' CD 두 장을 포함하여 세 장의 CD를 우주로 가져갔다. 두 CD 모두 우주왕복선의 파괴와 약 62.76km 추락에서 살아남았다.[32]

에릭 존슨의 2005년 앨범 ''블룸''에 수록된 기악곡 "Columbia"는 희생된 생명에 대한 기념과 헌사로 작곡되었다. 존슨은 "나는 단지 몇 순간의 비극에 집중하기보다는, 용감한 사람들의 삶, 즉 경례이자 축하와 같은 긍정적인 메시지를 만들고 싶었다"라고 말했다.[33] 캐나다 밴드 러쉬는 앨범 'Signals'에 컬럼비아의 첫 번째 우주 왕복선 발사에 관한 노래 'Countdown'을 만들었다.[34] 스코틀랜드 밴드 런리그는 2016년 앨범 ''The Story''에서 클라크에게 헌사를 바쳤다. 마지막 트랙인 "Somewhere"는 그녀의 목소리 녹음으로 끝난다.[35] 클라크는 런리그의 팬이었고 런리그의 "Running to the Light"로 기상 알람을 했다. 그녀는 ''The Stamping Ground'' CD를 우주로 가져갔다. 우주왕복선이 파괴되었을 때, CD는 지구에서 발견되었고 그녀의 가족에게 밴드가 전달했다.

''컬럼비아''는 포켓몬스터 적·녹의 퓨터 시티 박물관에 전시물로 등장한다.

참조

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[46] 뉴스 Columbia's Arlington http://www.collectsp[...] Collect Space 2004-02-01


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