우주왕복선 프로그램에 대한 비판

Criticism of the Space Shuttle program

우주왕복선 프로그램에 대한 비판은 나사의 우주왕복선 프로그램이 설계, 비용, 관리,[1] 안전 문제뿐만 아니라 약속한 비용과 유틸리티 목표를 달성하지 못했다는 주장에서 비롯되었다.근본적으로, 그것은 공간 접근 비용을 줄이려는 목표에서 실패했다.우주왕복선의 파운드당 발사 비용은 결국 소모성 [2]발사대보다 상당히 높은 것으로 밝혀졌다.2011년까지, 우주왕복선의 저궤도 비행당 증가 비용은 4억 [3]5천만 달러, 즉 킬로그램 당 18,000 달러로 추정되었다.이와는 대조적으로, 동등한 프로톤 발사체는 재사용할 수 없음에도 불구하고, 1억 [4]1천만 달러, 즉 1킬로그램 당 약 5천 달러(파운드 당 2,300달러)의 비용이 든다고 한다.

모든 설계 및 유지관리 비용을 고려할 때, 우주왕복선 프로그램의 최종 비용은 모든 임무에 걸쳐 평균화되고 인플레이션(2008년)으로 조정되었으며, 발사당 15억 달러 또는 [5]LEO에 대한 kg당 60,000 달러(파운드당 27,000달러)가 될 것으로 추정되었다.이는 1972년 payload의 kg당 260달러(파운드당 118달러)라는 당초 예상 비용과 대조되어야 한다([6]인플레이션 조정 시 파운드당 약 558달러).

우주왕복선 [7]고장에 따른 다년간의 발사 중단으로 우주에 대한 신뢰성 있는 접근을 달성하려는 목표에 실패했다.NASA의 예산 압박은 부분적으로 만성적으로 높은 NASA 우주왕복선 프로그램 비용으로 인해 아폴로 이후 나사의 유인 우주 비행이 지구 저궤도를 넘어서는 것을 없앴고 무인 [8]탐사선의 사용을 심각하게 줄였다.NASA의 우주왕복선에 대한 홍보와 의존은 1986년 챌린저호 [9]참사 이후까지 국내 상업용 소모성 발사체(ELV) 프로그램을 지연시켰다.

우주선 5대 중 2대가 사고로 파괴돼 우주인 14명이 사망했는데, 이는 우주 탐사에서 가장 큰 인명 손실이다.

시스템의 목적

"우주 운송 시스템" (NASA의 전체 셔틀 프로그램의 공식 명칭)은 승무원들과 탑재물들을 낮은 지구 [10]궤도로 운반하기 위해 만들어졌다.이 우주선은 우주왕복선에서 과학실험을 할 수 있는 기회를 제공하고 우주 비행이 인간, 동물, 식물에 미치는 영향을 연구하는데 사용될 것이다.다른 실험들은 우주에서 어떻게 물건들이 만들어질 수 있는지를 연구할 것이다.우주왕복선은 또한 우주왕복선에서 인공위성을 발사하고 심지어 우주에 [11]이미 있는 인공위성을 수리할 수 있게 해줄 것이다.셔틀은 또한 [12]제로g에 대한 인간의 반응을 연구하기 위한 것이었다.

우주왕복선은 원래 일주일에 한 번 발사할 수 있고 상각으로 발사 비용을 낮출 수 있는 우주선으로 청구되었다.개발비는 빈번한 우주 접근을 통해 회수될 것으로 기대되었다.이러한 주장은 미국 [13]의회로부터 예산 지원을 받기 위한 노력의 일환으로 이루어졌다.1981년부터 우주왕복선은 우주여행에 이용되기 시작했다.그러나 1980년대 중반까지 많은 셔틀 임무가 비현실적인 것으로 판명되었고 예정된 발사 예상은 50% [14]감소하였다.1986년 챌린저호 사고 이후, 안전 검토가 있을 때까지 임무가 중단되었다.이 공백은 장기화되었고 결국 자금과 프로그램의 안전성에 대한 논쟁이 계속되면서 거의 3년 동안 지속되었다.결국 군은 소모성 발사체 사용을 [12]재개했다.2003년 콜롬비아가 함락된 후 임무 수행이 다시 보류되었다.콜롬비아의 첫 궤도 비행 이후 30년 동안 135회의 임무가 수행되었으며, 평균 3개월에 한 번꼴로 발사되었다.

비용.

운영원가가 예상보다 높은 이유는 다음과 같습니다.

  • NASA는 설계 과정에 USAF가 투입되는 대가로 미 공군의 예산에서 자금을 확보했다.극궤도에 탑재물을 발사하는 USAF의 임무를 완수하기 위해 USAF는 매우 큰 교차거리 요구사항을 고집했다.이것은 원래 디자인의 짧은 날개보다 훨씬 더 큰 셔틀의 거대한 델타 날개를 필요로 했다.드래그와 중량(거의 20%)[15]을 추가하는 것 외에 델타 날개를 보호하는 데 필요한 열 타일의 수가 너무 많아 유지관리 비용이 크게 증가했으며 콜롬비아 재난의 [16]결과로 인한 운영 위험도 증가했습니다.
  • 반덴버그 공군기지에서 USAF는 40억 달러가 넘는 비용을 들여 우주왕복선을 발사하고 서비스하는 데 필요한 전체 인프라를 복제했다.챌린저호 폭발 사고 이후, 이 시설은 단 한 번의 우주왕복선 임무도 수행하지 못한 채 해체되었다.
  • 우주항공 엔지니어 로버트 주브린은 우주왕복선이 복구가 어려운 부분인 오비터를 회수할 수 있게 만드는 반면 부스터(액체연료탱크)의 일부는 그렇게 높이 날거나 [17]빠르게 날지 않기 때문에 회수하기가 쉽지만 버려지기 때문에 "뒤로" 설계되었다고 설명한다.
  • 열방호 타일의 유지보수는 매우 노동 집약적이고 비용이 많이 드는 프로세스였습니다.약 35,000개의 타일을 개별적으로 검사하고 각 타일을 [18]셔틀의 특정 슬롯에 맞게 제작해야 했습니다.
  • RS-25 엔진은 복잡하기 때문에 비행마다 철저한 점검과 세심한 유지보수를 위해 탈거가 필요했습니다.Block II 엔진에 앞서 터보펌프는 매번 사용 [19][20]후 탈거, 분해 및 정비가 필요했습니다.
  • OMS/RCS 스러스터에 사용된 독성 추진제는 특별한 취급이 필요했으며, 이 기간 동안 동일한 환기 시스템을 공유하는 지역에서는 다른 활동을 수행할 수 없었다.이것에 의해, 반환 시간이 [citation needed]길어졌습니다.
  • 발사율은 당초 예상보다 크게 낮았다.절대적인 운용 코스트는 삭감할 수 없지만, 연간 출시가 많아지면, 출시에 드는 코스트는 삭감됩니다.일부 초기 가설 연구는 연간 55회의 발사를 조사했지만(위 참조), 외부 탱크를 구성하는 미하우드 시설의 제조 능력을 바탕으로 연간 최대 발사 속도는 24회로 제한되었다.우주왕복선 개발 초기에 예상 발사율은 연간 [21]약 12였다.1985년 발사율은 최고점에 달했지만 전체 프로그램의 평균 4.5를 기록했다.
  • 1972년 주요 셔틀 건설업자에 대한 결정이 내려졌을 때, 유타주에 있는 모튼 티오콜에 대한 솔리드 로켓 부스터를 위한 계약과 같이, 이 프로그램을 의회에 더 매력적으로 만들기 위한 작업이 회사들 사이에 확산되었다.1990년대 미국 항공우주산업이 통합되면서 대부분의 우주왕복선은 현재 보잉과 록히드 마틴의 합작기업인 유나이티드 스페이스 얼라이언스라는 한 회사에 속해 있었지만, 이 프로그램을 통해 운영 [citation needed]비용이 증가했습니다.

문화적 문제 및 문제

성공적인 기술을 위해서는 현실이 홍보보다 우선해야 한다. 자연은 속지 않기 때문이다.

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일부 연구자들은 NASA 문화가 안전에서 벗어나면서 발사가 시기적절하게 이루어지도록 하기 위해, 때로는 "고 피버"라고 불리는 것을 비판해왔다.보도에 따르면 NASA의 고위 경영진은 1980년대에 이러한 안전 문제가 줄어든 것을 받아들였고 일부 엔지니어들은 여전히 경계심을 갖고 있었다고 한다.사회학자 다이앤 본에 따르면, 공격적인 발사 일정은 레이건 시대에 미국의 베트남 이후 [22]명성을 회복하기 위한 시도로 시작되었다.

챌린저호 참사에 대한 공식 조사에 임명된 물리학자 리처드 파인만은 그의 보고서에서 NASA 엔지니어들이 임무 실패의 위험을 "약 1%"로 추정했다면서 "반면 공식 경영진은 실패 확률이 천 배 낮다고 주장한다"고 썼다.이에 대한 한 가지 이유는 자금 공급을 보장하기 위해 NASA 정부에 완벽함과 성공을 보장하려는 시도일 수 있다.다른 하나는 그들이 진심으로 그것이 사실이라고 믿었기 때문일 수 있습니다.그것은 자신과 일하는 엔지니어 [23]사이의 의사소통이 거의 믿을 수 없을 정도로 부족하다는 것을 보여주는 것입니다.

파인만의 경고에도 불구하고, 그리고 본이 NASA의 안전 위원회와 위원회에서 활동했다는 사실에도 불구하고, 후속 언론 보도는 나사의 안전에 대한 상대적 무관심이 오늘날까지 지속될 수 있다는 증거를 발견했다.예를 들어 콜롬비아 참사로 이어지면서 NASA는 발사 당시 작은 거품 덩어리의 파손 위험을 줄이고 이전의 거품 충돌로 인한 손상 부족으로 인해 미래의 위험이 [24]낮다고 가정했습니다.

셔틀 운전

우주왕복선 지상 처리의 본래의 단순화된 비전
실제 우주왕복선 지상 처리 속도는 훨씬 더 복잡하고 느립니다.

셔틀은 원래 여객기처럼 작동하도록 고안되었다.착륙 후, 궤도선은 점검되고 외부 탱크와 고체 로켓 부스터에 결합되기 시작할 것이며, 불과 2주 안에 발사 준비가 될 것이다.

실제로 챌린저호의 상실 전에는 임무 후 비행 [25]중 발생한 예기치 않은 사건에 기초한 계획되지 않은 테스트와 수정이 약 절반에 달했다.이 과정은 보통 몇 달이 걸렸다; 아틀란티스는 54일 이내에 두 번 발사함으로써 챌린저 이전 기록을 세웠고 콜롬비아는 챌린저 이후 기록인 88일을 세웠다.우주왕복선 프로그램의 목표는 승무원을 안전하게 지구로 귀환시키는 것과 빠르고 저렴한 탑재체 발사라는 목표와 충돌했다.게다가, 많은 경우에 생존 가능한 중단 모드가 없었기 때문에, 많은 하드웨어가 완벽하게 작동해야 했고, 따라서 각 비행 전에 세심한 검사가 요구되었습니다.그 결과, 셔틀 운용에 종사하는 약 25,000명의 노동자와 연간 [6]약 10억달러의 인건비가 드는 고액의 인건비가 발생했다.

초기에 우주 정거장 지원에 중요한 것으로 제시된 일부 셔틀 기능은 불필요한 것으로 판명되었습니다.

  • 소련이 증명했듯이 캡슐과 미조립 보급 로켓은 우주정거장에 공급하기에 충분하다.
  • 우주왕복선을 이용해 모든 승무원 없는 화물을 발사하겠다는 NASA의 초기 방침은 실제로 쇠퇴했고, 결국 중단되었다.소모성 발사체(ELV)는 훨씬 더 저렴하고 유연하다는 것이 입증되었다.
  • 챌린저호 참사 이후, 행성간 탐사를 위해 계획되었던 센타우르호 상단의 강력한 액체를 운반하기 위해 셔틀을 사용하는 것은 안전상의 [26][27]이유로 배제되었다.
  • 우주왕복선의 예상치 못한 지연의 역사 또한 좁은 발사 시기를 놓치기 쉬웠다.
  • 기술의 진보로 탐침은 더 작고 가벼워졌다.그 결과, 많은 로봇 탐사선과 통신 위성은 이제 델타나 아틀라스 V와 같은 소모성 발사체를 사용할 수 있게 되었습니다. 이 발사체는 셔틀보다 가격이 저렴하고 신뢰성이 더 높은 것으로 인식되고 있습니다.
  • 오늘날 기술의 발전은 셔틀이 개발된 해보다 훨씬 더 빨리 일어난다.따라서 셔틀이 고가의 인공위성을 지구로 복구하고 새로운 기술로 업데이트하는데 유용할 것이라는 생각은 폐지되었다. 비용이 낮아지고 성능이 크게 향상되어 오래된 인공위성을 버리고 단순히 새로운 인공위성을 발사하는 것이 훨씬 더 비용 효율적이다.

사고

"타격에"SRBO-ring은 챌린저 사고가 발생한 것이다.

반면 챌린저호와 컬럼비아 사고의 기술적인 세부 사항 다르다, 조직적인 문제 유사점들을 보인다.가능한 문제에 대하여 비행 엔지니어들의 우려 적절하게 또는 고위 NASA관리자들에 의해 이해가 전달되지 않았다.차량은 비정상적인 문제의 충분한 경고 사전에 주었다.A 크게 레이어드, 절차 지향 관료적인 구조 필요한 의사 소통과 행동이 억제된다.

이전의 왕복선 발사에 잠식 했던 챌린저, O-링은 전혀 침식되지 말았어야 했다.그러나 관리자들 때문에 이전에 30%에 의해 침식됬다, 이것은 위험이"3안전한 여유의 요인"(실제로는 부분도 없고 안전한 요소에 실패해) 있다고 느꼈다.Morton-Thiokol고 SRBs가 제작되었으므로,, 나사는pre-launch 전화 회의 동안, 로저 Boisjoly은 티오콜 엔지니어는 O-링과 경험되는 관리와 반복적으로 또는 일정을 조정해 발사를 취소하고 디자인했다.그는 우려 이례적으로 낮은 기온, 이는 정확히는 치명적인 비행기에 일어났던 일은 로켓 모터 부문의 한국군 중에 완전한 바다 표범을 방지하여 O-링을 더욱 강화할 거라는.그러나 티오콜의 고위 간부들은 NASA관리에서 압력을 받고 있는 출시를 속행시켰다 그를 기각했다.1주일 전 출시, 티오콜의 계약의 고체 로켓 부스터를 재 처리할 수도 검토할 수 있도록 여행을 취소한 조치는 티오콜 경영을 피하려고 이러한 때문이었다.챌린저의 O-링 완전히로 예측을 통해, 그 우주선의 완전한 파괴와 탑승자 전원 7명의 우주 비행사를 사망하게 잠식했다.

콜롬비아는 외부 연료 탱크로부터 상승에 졸음을 깬 거품의 잔해가 손상된 열 보호에 의해서 파괴되었다.그 거품 층 또는 헤어질 것으로 예상되지만 과거에 그렇게 사건도 없이 하는 것 관측되어 왔다고 설계된 곳이 아니었다.원래 셔틀 운용 명세서는 궤도선 열 보호 기와 파편 안타 전혀 견딜 수 있도록 설계되지 않았다고 말했다.시간이 흐르면서 NASA관리자들 점점 타일 손상, 어떻게O-ring 손상된 것과 비슷하를 받아들였다.콜롬비아 사고 조사 위원회는 이러한 경향을 "일탈의 정상화"라고 불렀습니다. 즉,[28] 지금까지 재앙을 일으키지 않았다는 이유만으로 우주선의 설계 허용 범위를 벗어난 사건들을 점진적으로 받아들이는 것입니다.

수직 테일핀 좌우에 있는 OMS 포드의 서멀 타일이 없는 STS-1 사진

셔틀 선단의 열 타일이 없어지거나 파손된 문제는 2003년 컬럼비아호가 재진입할 때 깨지면서 문제가 되었다.실제로 셔틀스는 20여개의 타일을 잃어버리고 무사히 귀환한 바 있다.STS-1과 STS-41은 모두 궤도 조종 시스템 포드에서 열 타일이 없어진 채 비행했다.콜롬비아의 문제는 열 타일이 아닌 날개의 보강된 탄소-탄소 선단부에 발포 충격으로 인한 손상이 지속된다는 것이었다.첫 번째 우주왕복선 임무인 STS-1은 재진입 시 뜨거운 가스를 우측 바퀴 유정으로 전환시켜 우측 주착륙기어 [29]도어의 좌굴을 초래하는 돌출된 갭 필러를 가지고 있었다.

리스크 요인

2011년 ISS에서의 발견(STS-133)

STS 미션의 기술적 리스크 분석의 예로는 STS-133의 [30][31]SPRA 반복 3.1 상위 리스크 요인이 있습니다.

  1. MMOD(Micro-Meteoroid Orbital Drages) 타격
  2. RS-25에 의한 장애 또는 RS-25에 의한 치명적인 장애
  3. 상승 파편이 궤도 또는 진입로 LOCV로 이어지는 TPS에 충돌합니다.
  4. 탑승 중 승무원 오류
  5. RSRM에 의한 치명적인 RSRM 장애(RSRM은 SRB의 로켓모터)
  6. COPV 고장(COPV는 고압으로 가스를 유지하는 궤도선 내부의 탱크)

존 영과 제리 L. 로슨 것은 우주선이 항상 실험 기술이 아니라 일상적인 우주 비행에 대한 작전 차량 후 STS-4. 릭은 Hauck 2017년에 STS-1기 전에 그는 하나로 280,[32] 나타나지만, 분석한 차량의 상실의 위험을 예측할 것을 봤다고 말했다 대통령 로널드 레이건을 선언하다고 믿는 우주 비행사들 중에 있었다.int2010년 말 또는 2011년 초에 발표된 NASA의 위험 평가 연구(존슨 우주 센터의 셔틀 프로그램 안전 및 임무 보장 사무소에서 수행)는 기관이 셔틀 운영에 관련된 위험 수준을 심각하게 과소평가했다는 결론을 내렸다.보고서는 셔틀의 첫 9회 비행 동안 재앙적 재난의 확률이 9분의 1이었지만, 안전 개선으로 위험 비율이 [33]90분의 1로 개선되었다고 평가했다.1984년 레이건은 우주왕복선이 [25]1년에 24회, 아마도 1988년까지 비행할 수 있을 때까지 "완전 가동"되지 않을 것이라는 국가 안보 결정 지령에 서명했다.[32] 우주왕복선은 1985년의 9회 임무보다 더 자주 비행한 적이 없으며 1988년에서 [34]2003년 사이에 평균 6회의 임무가 수행되었다.

비록 많은 NASA 우주 비행사들이 페이로드 전문가 프로그램을 비판했지만, 부분적으로 그들은 덜 훈련된 외부인들이 우주 비행의 위험에 대해 완전히 알고 있다고 믿지 않았기 때문에, 전임 우주 비행사들도 [32]그렇지 않았을지도 모른다.찰스 볼든은 콜롬비아를 잃은 후 그가 14년 동안 날았던 자동차의 "투과할 수 없는" 앞날개의 가장자리가 1인치도 안 되는 [35]두께라는 것을 알고 놀랐다.1982년 10월 NASA는 1986년 [25]초까지 37회의 셔틀 비행을 예상했지만 챌린저호의 손실은 25번째 셔틀 비행이었다.미국 해군 시험 조종사 학교에서 위험한 항공기를 조종해 본 경험이 많은 Hauck은 "25대 중 1대가 실패할 것을 미리 알았다면 아마 처음 26대 [32]중 3대를 조종하는 것에 대해 두 번 생각할 것이다."라고 말했다.

회고

한편, 시스템은 리처드 M. 대통령에게 주어진 당초 예상 비용과 시간 범위 내에서 개발되었습니다. 1971년 Nixon은 2003년 2월 콜롬비아 사고 당시 운영 비용, 비행 속도, 적재 용량 및 신뢰성이 [36]당초 예상했던 것보다 훨씬 더 나쁜 것으로 판명되었다.STS-1의 1981년 4월 발사 1년 전, 워싱턴 월간지는 과도한 발사 일정과 결과적으로 예상보다 높은 비행당 한계 비용 등 셔틀의 많은 문제를 정확하게 예측했다. 모든 적재물, 민간 및 군부에 대한 셔틀 의존의 위험; 생존 가능한 시나리오가 중단될 경우.고체 로켓 부스터는 실패할 것이고, 셔틀의 열 [37][38]보호 시스템의 취약성은 실패할 것이다.

우주왕복선의 승인을 받기 위해 NASA는 경제와 효용을 과대 선전했다.매우 큰 고정 운영 프로그램 비용을 정당화하기 위해, NASA는 처음에 모든 국내, 내부 및 국방부의 탑재물을 우주왕복선에 강제로 실었다.챌린저호 참사 이후 그것이 불가능하다고 판명되었을 때, NASA는 국제우주정거장을 [39]우주왕복선의 정당화로 이용했다.NASA 관리자 마이클 D. 그리핀은 2007년 논문에서 토성 프로그램이 계속된다면, 셔틀 프로그램과 같은 비용으로 매년 6번의 유인 발사를 할 수 있었을 것이며, 그 중 2번은 달에 착륙할 수 있었을 것이며, 추가적인 임무를 위해 인프라를 다질 수 있을 것이라고 주장했다.

만약 우리가 이 모든 것을 했다면, 우리는 오늘날 화성에 있을 것이고, "향후 50년" 동안 화성에 대한 주제로 쓰지 않았을 것이다.우리는 지구 궤도에서 장기간에 걸친 우주 시스템을 운용한 수십 년의 경험과 달 [40]탐사와 학습에 있어 비슷한 수십 년의 경험을 가지고 있을 것이다.

어떤 사람들은 셔틀 프로그램이 [41]결함이 있다고 주장했었다.1970년대 초반의 기술로 재사용 가능한 차량을 실현하기 위해 설계 결정은 운영 신뢰성과 안전성에 영향을 미쳤습니다.재사용 가능한 주 엔진이 우선 순위에 올랐다.따라서 대기권 재진입 시 불타버리지 않아야 했고, 결국 궤도선 자체(셔틀 시스템의 재사용이 가장 중요한 부분)에 탑재하는 것은 일견 논리적인 결정이었다.그러나 이는 다음과 같은 [citation needed]결과를 가져왔다.

  • 기존의 검증된 기성품 대안(새턴 V 주전원 등)과 달리 더 비싼 재료를 사용하여 더 비싼 "클린 시트" 엔진 설계가 필요했습니다.
  • 각 발사 후 재사용 가능한 SSME를 비행 상태로 유지하는 것과 관련된 지속적인 유지보수 비용 증가, 총 비용이 각 발사마다 일회용 메인 엔진 구축 비용을 초과할 수 있습니다.

1990년 어거스틴 위원회가 밝힌 우려는 "시민 우주 프로그램은 우주왕복선에 지나치게 의존하고 있다"는 것이었다.위원회는 "예를 들어 챌린저호의 경우 통신 위성을 궤도에 올려놓기 위해 7명의 우주인과 NASA 발사 자산의 거의 4분의 1을 위험에 빠뜨리는 것은 부적절했다"고 지적했다."[42]

NASA의 우주왕복선 프로그램 관련 스핀오프 기술은 상업용 제품으로 성공적으로 개발되었으며, 예를 들어 시 및 항공기 구조 [43]소방관복을 입고 재진입 시 셔틀을 보호하기 위해 개발된 내열성 재료를 사용한다.

「 」를 참조해 주세요.

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