프리덤 우주정거장
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1. 개요
프리덤 우주정거장은 1980년대 초 미국 항공우주국(NASA)이 구상한 대형 유인 우주정거장 건설 계획이었다. 1984년 로널드 레이건 대통령이 건설 계획을 발표하며 유럽 우주국(ESA), 캐나다, 일본 등과의 국제 협력을 추진했으나, 예산 문제와 설계 변경을 거듭하며 난항을 겪었다. 1993년에는 러시아의 미르 우주정거장과의 통합 논의를 통해 국제 우주 정거장(ISS) 건설 계획으로 전환되었고, 프리덤 계획은 중단되었다.
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| 프리덤 우주정거장 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 승무원 | 4명 |
| 상태 | 프로젝트가 국제 우주 정거장으로 전환됨 |
| 부피 | 878 m³ (31,000 ft³) |
| 근지점 | 400 km |
| 원지점 | 400 km |
| 궤도 경사 | 28.5° |
| 프리덤 우주 정거장 (원래 계획) | |
| 원래 예정 발사일 | 1996년 3월 1일 |
| 원래 발사 장소 | 케네디 우주 센터 발사 시설 39 |
2. 초기 구상 및 제안 (1980년대 초)
1960년대 후반 아폴로 계획 종료 이후, NASA는 차세대 우주 개발 계획으로 화성 유인 탐사, 영구 우주정거장 건설, 저비용 우주 수송 시스템 개발 등을 구상했다. 1980년대 초, NASA는 우주왕복선 개발 완료에 발맞춰 대형 유인 우주정거장 건설을 본격적으로 추진했다. 당시 NASA 국장 제임스 베그스는 이를 "우주 개발의 다음 단계"라고 칭하며, 소련의 미르 우주정거장에 대한 미국의 대응으로 간주했다.
NASA는 대통령 발표 이후, 우주정거장의 잠재적 활용 방안에 대한 국내외 검토를 시작했다. 수천 건의 임무와 탑재 장비 데이터베이스가 작성되었고, 지구 저궤도 임무와 행성 탐사 임무 지원 가능성도 검토되었다. 1980년대와 1990년대 초, 여러 차례의 우주 왕복선 임무를 통해 우주정거장 건설 기술 시험 및 우주 유영 훈련이 진행되었다. 초기 디자인 설립 후, 계획의 범위와 비용은 광범위하게 성장, 발전했다.
NASA는 프리덤 우주정거장에 인공 위성 수리, 우주선 조립, 천문 관측, 미세 중력 실험 등 다양한 기능을 부여하고자 했다. 로널드 레이건 대통령은 1984년 프리덤 우주정거장 건설 계획을 발표하며, "평화와 경제, 과학 발전을 위한 우주 거주 및 활동"을 강조했다. 미국은 프리덤 건설에 유럽 우주국(ESA), 캐나다, 일본 등과의 국제 협력을 추진했다.
3. 설계 변천 과정 (1984년 ~ 1993년)
3. 1. 파워 타워 (1984년)
1984년 4월, 존슨 우주 센터 내에 신설된 우주정거장 계획 사무소는 앞으로의 계획의 기본으로 사용되는 첫 번째 대조 구성안을 책정했다. 여기서 구상된 것은 중앙 용골 (기본 뼈대)의 하단의 5개의 모듈 위쪽에 관절로 연결된 태양 전지 패널을 설치하는 것과 더불어, 서비스 베이(위성 등의 조립 및 정비를 하는 시설)의 설치도 계획되었다. 이른바 "'''파워 타워'''"라고 하는 구상안이었다. 이 배치는 용골이 지구를 향하도록 정거장을 정렬할 수 있을 만큼 충분한 중력 기울기 안정성을 제공하여 추진기 발사 필요성을 줄여주었다. 1985년 4월, NASA는 검토 작업과 예비 디자인을 주문했고, 건설 비용의 증가와 장기적인 운영 비용 절감을 비교하고 교환이 이루어졌다.
3. 2. 이중 용골 설계 (1986년)
1986년 3월, 시스템 요구 검토 회의에서 프리덤 우주정거장은 더 나은 극미중력 환경을 얻을 수 있도록 모듈을 트러스 중앙의 무게 중심에 가까운 장소로 옮기고, 2개의 큰 용골 트러스 구조를 추가시킨 이중 용골 설계 방안으로 수정되었다. 국제 협력 체제가 성립됨에 따라, 미국의 연구 모듈은 2개에서 1개로 줄었고, 대신 유럽 우주국과 일본의 모듈 설치 장소가 추가되었다. 또한 설계의 결점을 보완하기 위해 전면적인 개조작업을 거쳐 많은 시스템이 수정 또는 삭제되었다. 우주정거장에 비치할 예정이었던 궤도간 수송기는 계획이 연기되었고, 거주 모듈은 8명의 승무원이 이용하는 모듈을 1개만 설치하게 되었다.
1986년 5월, 미국 항공우주국(NASA)는 조립 초기 단계에서 승무원이 체류할 수 있다는 보장이 없는 상태의 우주정거장을, 우주 왕복선의 도킹 중에 작업을 실시하는 방향으로 연구 활동에 이용할 수 있도록 하는 설계 계획을 작성했다. 이 계획안은 '방문 우주정거장' 이라고 불렸다.
챌린저 우주왕복선 폭발사고 이후, 우주정거장의 유효성과 안전성이 재평가되었고, 설계를 재검토하기 위해서 평가 결정 작업 팀이 편성되었다. 챌린저 우주왕복선 폭발사고 이후에 검토된 안전 대책을 근거로 해 세부 설계나 조립 순서의 변경을 고려하면서, 이중 용골 설계 방안을 그대로 사용할지가 논의되었다. 존슨 우주 센터는, 우주정거장의 조립에 필요한 선외 활동의 양과 챌린저 우주왕복선 폭발사고 후의 안전을 위해서 우주왕복선의 수송 능력이 저하된 것에 대해 우려를 표명했다.
1986년 9월, 챌린저 사고 이후의 기본 계획을 밟은 계획 비용 재검토 보고서가 작성되었다. 이 보고서는 미국 항공우주국(NASA)가 확실한 근거와 함께 비용과 스케줄을 확정하는 것을 목적으로 하고 있었다. 보고서에서는 이중 용골 설계 구성의 비용은 182억 미국 달러(1989년 가치)로, 첫 발사 시기가 당초의 1993년 1월에서 1994년 1월로 늦춰졌다.
3. 3. 수정 기본 구성 (1987년)
1986년 후반, NASA는 비용 절감을 위해 새로운 기본 구성안을 검토했다. 이 구성안은 모듈 중심의 스카이랩과 유사한 우주정거장을 먼저 건설하고, 단계적으로 이중 용골 구조로 조립하는 방식이었다. 1단계에서는 중앙 모듈과 가로 트러스를 설치하고, 2단계에서 킬을 추가하는 방식이었다. 태양 전지 패널은 75kW 이상의 전력을 확보하도록 설계되었고, 극궤도 플랫폼과 작업장 설치는 연기되었다.
이 계획은 1987년 9월에 국가 과학 연구 위원회에서 승인되었으며, 2단계 설계를 결정하기 전에 장기적인 국가적 목표를 수립하도록 권고되었다. 새로운 계획의 개발비는 153억 달러(1989년 가치)로, 첫 발사는 1994년의 4분기로 예정되었다.
1986년에서 1987년 사이에, 미국의 우주 계획에는 여러 가지 재검토안이 추가되었고, 이것은 우주정거장에도 영향을 주었다. 그들은 수정 기본 구성을 더욱 축소하도록 권고했다. 그 중 하나는, 4명의 승무원이 180일간 체류하도록 하고, 운용이나 보급을 위해서 비행하는 우주왕복선을 연간 5회만 비행시킨다고 하는 것이었다.
3. 4. 프리덤에서 알파로 (1988년 ~ 1993년)
1988년 9월, NASA는 우주정거장 개발을 위한 최종 10년 계약을 체결하고, 시설 제작 단계로 진입했다.[1] 1990년 우주 개발 프로젝트에서 우주정거장 건설 계획은 공식적으로 '프리덤'으로 명명되었다. 그러나 1989년 후반, 프리덤 우주 정거장 관련 예산은 20억 5000만 달러에서 17억 5000만 달러로 축소되었고, 잦은 예산 삭감으로 첫 발사는 1995년 3월로 연기되었다.[1]
1990년에는 프리덤의 중량이 계획보다 23% 초과하고 비용이 증가하면서 조립에 어려움을 겪었고, 전력 공급 부족 문제까지 발견되어 계획은 난항을 겪었다.[1] 1990년 10월, 미 의회는 1991년 예산을 25억 달러에서 19억 달러로 삭감하도록 디자인 수정을 요구했고,[1] NASA는 1991년 3월 새로운 디자인을 공개했다.
1993년, 프리덤 계획은 비용 초과와 러시아의 재정 문제, 더 많은 국제적 참여를 위해 정거장을 재설계해야 한다는 요구[2]가 잇따르면서, 러시아와 미르를 공동으로 사용하는 방향으로 전환되었다. 결국 프리덤과 미르 2, 유럽 및 일본의 모듈은 1993년 11월 하나의 국제 우주 정거장 건설 계획으로 통합되었다.[7]
4. 프리덤 계획의 중단과 국제 우주 정거장(ISS)으로의 전환 (1993년)
미국 의회의 예산 지원 소극적 태도, NASA의 건설 비용 과소평가, 잦은 설계 변경 등으로 프리덤 계획은 지연되었다.[9] 1984년부터 1993년까지 총 7번의 주요 설계 변경이 이루어졌고, 그 과정에서 용량과 기능이 지속적으로 축소되었다.[9] 레이건 대통령이 처음 예상했던것과는 달리 10년이 지나도록 프리덤 우주정거장은 완성되지 못했고, 건설을 위한 우주왕복선 발사조차 이루어지지 않았다.[9]
1993년에 프리덤 계획은 정치적, 경제적 문제로 인해 제대로 진전을 보이지 못했다.[9][10] 정권 교체와 의회의 예산 지원 중단, 우주 경쟁의 의미 퇴색 등이 주요 원인이었다.[9][10] 1993년 6월, 미 하원에서 우주정거장 계획 중단 법안이 1표 차이로 부결되기도 하였다.[9] 같은 해 10월, NASA와 러시아 연방 우주국은 양측의 계획을 통합하여 국제 우주 정거장(ISS)을 건설하기로 합의했다.[9][10]
빌 클린턴 행정부는 프리덤 계획을 ISS 계획으로 공식 전환하며, 다니엘 골딘 NASA 국장이 러시아의 참여를 감독했다.[11] 이 과정에서 예산 삭감에 맞춰 우주정거장 규모가 축소되었고, 체류 인원과 기능도 일부 조정되었다.[11][12] 프리덤 계획이 축소되어 알파 우주 정거장으로 불리게 되는 무렵에는 계획이 본궤도에 올라 많은 구성 요소의 설계가 완료되었고 실제로 비행할 수 있는 기체가 제작되었지만, 승무원 귀환선 등 일부 기체의 개발은 중지되었다.
5. 국제 우주 정거장(ISS) 건설과 한국의 기여
1993년, 클린턴 행정부는 프리덤 계획을 국제 우주 정거장 계획(ISS)으로 변경하는 것을 발표했다. 다니엘 골딘 NASA 국장은 러시아의 계획 참가를 감독했다. 축소된 예산에 맞춰 우주 정거장의 바닥 면적은 47제곱미터에서 33제곱미터로 축소되었고, NASA가 제공하는 부분의 체류 인원은 7명에서 3명으로 줄어들었으며(최종적으로 6명까지 증가), 기능도 삭감되었다.
5. 1. 한국의 ISS 참여 및 기여
6. 비판 및 논란
6. 1. 프리덤 계획 관련 논란
미국 의회가 계획에 필요한 충분한 예산을 지급하는 것에 소극적이었고, NASA가 우주 정거장의 건설 비용을 과소평가한 것과, 설계 계획의 계속적인 재검토 등으로 인해 계획이 계속 늦어졌다. 1984년부터 1993년에 걸쳐 총 7회의 주요한 설계 변경이 있었고, 그때마다 용량이나 능력은 계속 줄어들었다. 계획의 당초 시작 시점에서 10년이 지나도, 레이건이 예상한 것 같은 프리덤 우주 정거장은 완성되기는커녕 프리덤을 건설하기 위해서 우주왕복선이 발사된 일조차 없었다.1993년까지 프리덤 계획은 정치적으로 성과를 보이지 못했다. 미국 정부의 정권이 바뀌어서, 미 의회는 우주 정거장에 더 이상의 예산을 책정하는 것을 꺼려했다. 게다가 우주 정거장에는 미해결된 문제들이 있었다. 계속된 계획의 변경으로 인해 과학 연구 능력의 대부분이 상실되었고, 우주 개발 경쟁은 소련의 패배로 막을 내렸다. NASA는 클린턴 대통령에게 몇 개의 방안을 제안했지만, 그 방안들에는 여전히 많은 비용이 필요했다. 1993년 6월, 미 의회 하원에서 우주 정거장 계획을 중지하는 법안이 불과 1표 차이로 부결되었다. 동년 10월, NASA와 러시아 연방 우주국은 양측의 계획을 합쳐 국제 우주 정거장으로 통합하는 것에 합의했다.
프리덤 계획이 축소되고 알파 우주 정거장으로 불리게 되는 무렵에는 계획이 본궤도에 올라 많은 구성 요소의 설계가 완료되었고 실제로 비행할 수 있는 기체가 제작되었지만, 승무원 귀환기 등 일부 기체의 개발은 중지되었다.
6. 2. ISS 관련 논란
7. 결론 및 전망
참조
[1]
서적
NASA Conference Publication
https://books.google[...]
Scientific and Technical Information Office, National Aeronautics and Space Administration.
1990
[2]
뉴스
fate of space station is in doubt as all options exceed cost goals
https://www.nytimes.[...]
1993-06-08
[3]
뉴스
ISS
https://web.archive.[...]
1997
[4]
뉴스
Station Redesign Team to Submit Final Report
https://www.nasa.gov[...]
1993-06-04
[5]
뉴스
A History of U.S. Space Stations
https://er.jsc.nasa.[...]
1997-06
[6]
뉴스
U.S. Proposes Space Merger with Russia
https://www.washingt[...]
1993-11-05
[7]
뉴스
NASA program review of the International Space Station program
https://www.congress[...]
1995-02-16
[8]
뉴스
International Space Station Authorization Act of 1995
https://www.congress[...]
1995-07-28
[9]
문서
H.R. 2200 (103rd): National Aeronautics and Space Administration Authorization Act, Fiscal Years 1994 and 1995
[10]
문서
Cancel the Space Station. 139 Cong Rec E 3117
[11]
웹사이트
Assembly (Nearly) Complete
http://www.airspacem[...]
Air & Space Magazine
2011-05-01
[12]
웹사이트
"Space Station: Impact of the Expanded Russian Role on Funding and Research"
http://archive.gao.g[...]
GAO
1994-06
[13]
웹사이트
On-Orbit Elements
https://web.archive.[...]
NASA
2010-02-18
[14]
뉴스
First crew starts living and working on the International Space Station
https://www.esa.int/[...]
2000-10-31
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