보잉의 스타라이너 우주선: 안내
보잉의 스타라이너는 NASA와 함께 우주 택시 서비스 제공
보잉의 스타라이너는 나사가 국제 우주 정거장(ISS)으로 우주인을 수송하는 임무를 맡긴 두 미국 우주선 중 하나입니다. 이 우주선은 지구 상공에서 운영되는 새로운 사설 "택시 서비스"의 새 시대를 여는 데 기여할 것으로 예상됩니다.
우주 왕복선이 2011년에 은퇴한 이후, 나사는 우주인을 ISS로 수송하기 위해 러시아에 의존하게 되었습니다.
그 동안 나사는 이 임무를 미국 회사들에게 넘기기 위해 노력했습니다. 우주국은 보잉과 스페이스X에 새로운 우주선을 개발하도록 선택했으며, 우주선이 비행을 시작하면 그들의 우주인들을 위한 좌석을 구매할 계획이었습니다.
스타라이너는 아폴로 우주선과 비슷한 디자인을 가지고 있으며, 공기역학적으로 안정적인 원추형 측면을 가지고 있습니다. 이 모양은 캡슐이 고속으로 지구 대기를 통과할 때 안정적입니다. 그러나 스타라이너는 아폴로 우주선이나 셔틀보다 더 많은 자율성을 가지고 있습니다. 보잉의 우주선은 우주인의 개입이 거의 또는 전혀 필요하지 않고 ISS에 도킹합니다.
또한 더 안전하게 설계되었습니다. 우주 왕복선과 달리, 스타라이너에는 발사 중 비상 상황이 발생할 경우 우주인을 로켓에서 멀리 이동시킬 수 있는 탈출 시스템이 있습니다.
스타라이너 제작
우주선의 전체 이름은 스타라이너 CST-100입니다. "CST"는 Crew Space Transportation(승무원 우주 교통)을 의미하고 "100"은 카르만 라인, 즉 지구로부터 100km 위에 있는 우주의 공식 경계를 나타냅니다.
이 차량은 발사부터 재진입 직전까지 서로 연결되어 있는 두 주요 부분으로 구성됩니다:
승무원 모듈의 내부 핵심은 압력 용기라고 불리며, 두 개의 반쪽으로 제작됩니다. 각 반쪽은 여러 조각을 용접하여 만드는 것이 아니라, 단일 금속 조각에서 만들어집니다.
용접을 제거함으로써 구조를 약화시킬 수 있는 결함의 가능성이 줄어듭니다.
두 반쪽의 용기가 밀봉된 후, 경사진 측면은 백쉘(backshell)이라고 불리는 보호 덮개 안에 봉입됩니다.
외부는 실리카와 직물 유리로 만든 담요로 덮여 있지만, 재진입 시 더 많은 열을 받는 부분은 우주 왕복선에 사용된 것과 같은 세라믹 타일로 보호됩니다.
실내 디자인
승무원 모듈의 바닥면적은 4.6미터이며, 최대 7명의 승무원을 수용할 수 있는 캐빈을 갖추고 있습니다. NASA의 임무는 한 번의 비행에 4명에서 5명의 승객을 태우며, 추가 화물 저장 공간을 위해 좌석을 교체합니다. 다섯 번째 좌석이 비어있을 경우, 보잉은 그 자리를 우주 관광객에게 판매하거나 다른 국가의 우주비행사를 태울 수 있는 옵션을 가집니다.
제어 콘솔은 두 개의 디스플레이 화면을 가지고 있습니다. 스페이스X가 크루 드래곤 차량에 터치스크린을 선택한 반면, 보잉은 스위치와 버튼의 전통적인 방식을 선택했습니다.
전 NASA 우주비행사인 크리스토퍼 퍼거슨은 현재 보잉에서 근무하고 있으며, 스타라이너의 설계에서 중요한 역할을 했습니다.
퍼거슨은 "그 일부가 되는 것은 매우 매력적이었다. 그 외의 어떤 기회를 위해서도 그만둘 수 없었다"고 설명했습니다.
우주복 '원피스'
발사, 상승 및 재진입 중에 승무원들은 캡슐에서 공기가 빠져나가는 감압 사건으로부터 보호하도록 설계된 "보잉 블루" 비행복을 착용합니다.
회사는 이 비행복이 이전 세대의 우주복보다 40% 가볍고 더 유연하다고 말합니다. 신발은 무거운 부츠보다는 크로스 트레이너와 더 비슷하며 장갑은 터치스크린에 반응하므로 승무원들이 비행 중에 태블릿 컴퓨터를 사용할 수 있습니다.
다른 디자인과 달리, 이 디자인은 경직된 헬멧 대신 유연한 후드와 바이저를 특징으로 합니다.
이 아이디어는 우주왕복선에서 사용된 둔탁한 우주복을 입고 지구로 돌아온 퍼거슨의 경험에서 비롯되었습니다. 미세중력 상태에서 2주를 보낸 후, 퍼거슨은 헬멧이 연결된 금속 링이 어깨를 눌러 통증을 유발한다고 말했습니다.
스타라이너가 우주 정거장에 도착하는 방법
스타라이너는 여러 로켓 중 하나를 이용하여 궤도에 오를 수 있지만, 첫 몇 번의 비행에는 수정된 아틀라스 V를 사용할 예정입니다. 높이가 58미터인 아틀라스는 가용 가능한 가장 신뢰성 높은 로켓 중 하나이며, 플로리다의 케이프 커내버럴 공군 기지에서 발사됩니다.
발사 후 약 31분 후에, 스타라이너는 로켓의 상단 단계에서 분리된 후 자체의 궤도에 진입하기 위해 네 개의 추진기를 발사합니다.
이후 스타라이너는 우주정거장과의 도킹을 위해 24시간 동안 궤도상 "추격"을 시작합니다.
기내 카메라로 ISS를 밝은 빛의 점으로 포착한 후, 스타라이너는 궤도 상의 기지에 점점 더 가까이 접근합니다. 비행 컨트롤러가 자율 도킹 과정을 시작하도록 허가할 때까지 200미터 "통제 구역" 바깥에서 일시 정지합니다.
기내 컴퓨터는 선박 외부의 센서에서 데이터를 분석합니다. 이 정보는 수백 번의 정밀한 추진기 발사가 스타라이너를 도킹으로 안내하는 복잡한 궤도 발레를 알려줍니다.
스타라이너는 약 7개월 동안 궤도에 머무를 수 있도록 설계되었습니다.
스타라이너가 지구로 돌아오는 방법
우주정거장과 분리된 후, 우주선은 태평양 상공에서 추진기를 발사하여 지구로 귀환하는 과정을 시작합니다.
대기권을 통과하기 위한 준비로 승무원 모듈이 서비스 모듈에서 분리됩니다. 뜨거운 귀환 동안, 캡슐의 바닥을 덮고 있는 히트실드는 최대 1,650도 섭씨(3,000도 화씨)의 온도에 노출됩니다.
이 실드는 극도의 열을 대부분 방출할 수 있도록 서서히 소성되는 "소모성" 재료로 만들어졌습니다.
보잉 엔지니어 토리 윌스 페드로티에 따르면, "소모성 재료는 겨우 몇 인치 두께에 불과하고, 재진입 중 외부 온도는 3,000도 화씨입니다. 몇 인치 더 안쪽에서는 온도가 300도 화씨에 불과합니다.
"따라서 우리는 그 열을 변환하여 외부로 방출할 수 있어, 겨우 몇 겹의 단열재를 더 거친 후 내부의 우주비행사들은 75도의 온화한 온도에서 있을 수 있습니다."
지상 약 9km(30,000피트) 상공에서, 캡슐의 속도를 줄이고 안정화하기 위해 두 개의 드로그 낙하산이 펼쳐집니다.
그 후 캡슐의 세 개의 주 낙하산이 펼쳐집니다.
고도 약 900m(3,000피트)에서 착륙용 에어백이 팽창합니다. 이 에어백들은 우주선이 미국 서부에 지정된 다섯 곳 중 하나에서 착륙할 때 우주비행사를 보호하는 마지막 완충 역할을 합니다.
스타라이너는 바다가 아닌 육지에 낙하산으로 착륙하는 최초의 미국 궤도 캡슐이 될 것입니다. 보잉은 우주선이 소금물에 담겨 있지 않았다면 보다 빠르고 저렴하게 재정비할 수 있다고 말합니다.
각 우주선은 최대 10회까지 재사용할 수 있으며, 준비 기간은 6개월입니다.
우주복을 입는 이유는?
우주복을 입는 주된 이유는 우주비행사를 우주 환경의 위험으로부터 보호하기 위함입니다. 우주 공간은 지구와 매우 다른 환경을 가지고 있으며, 다음과 같은 이유로 우주복 착용이 필수적입니다:
- 진공: 우주는 지구처럼 대기가 없는 진공 상태입니다. 우주복은 우주비행사에게 안정적인 압력을 제공하여 진공에서 생존할 수 있도록 돕습니다.
- 온도 변화: 우주는 극도로 뜨겁거나 매우 추운 온도의 변화가 심한 환경입니다. 우주복은 내부 온도를 조절하여 우주비행사가 이러한 극한의 온도에서도 안전하게 활동할 수 있도록 합니다.
- 방사선 보호: 우주 공간은 태양과 우주에서 오는 유해한 방사선으로부터 지구의 대기에 의해 보호받지 못합니다. 우주복은 이러한 방사선으로부터 우주비행사를 보호하는 역할을 합니다.
- 미세 우주 파편 및 충돌 보호: 우주 공간에는 속도가 빠른 미세 우주 파편들이 많이 있습니다. 이 파편들은 우주비행사나 우주선에 심각한 손상을 입힐 수 있습니다. 우주복은 이러한 파편으로부터 우주비행사를 보호합니다.
- 생명 유지 시스템: 우주복에는 산소 공급, 이산화탄소 제거, 통신 시스템 등 우주비행사의 생존에 필수적인 여러 가지 생명 유지 기능이 포함되어 있습니다.
이처럼 우주복은 우주비행사가 우주에서 안전하게 작업하고 생존할 수 있도록 다양한 기능을 제공하는 매우 중요한 장비입니다.