유럽 서비스 모듈

European Service Module
유럽 서비스 모듈
Orion European Service Module Flight Model-1 logo.jpg
태양계를 탐사하는 오리온 우주선의 ESM 로고와 서비스 모듈을 강조 표시한 후면도
제조원유럽 우주국
사용일오리온자리
일반적인 특징
높이4 m(13 피트)
직경4.1m(13ft) (태양광 패널 제외)
총질량13,500 kg (29,800파운드)
추진제 질량8,600 kg (19,000파운드)
유래자동 전송 차량
기동 이력
상황개발 중
첫 비행2022년 8월 29일
유럽 SM
전원 공급자AJ10 x 1
최대 추력26.6kN(6,000파운드f)
추진제MON3/MMH

유럽 서비스 모듈(ESM)은 오리온 우주선서비스 모듈 부품으로, 각 임무가 끝날 때까지 주요 동력 및 추진 부품으로 사용됩니다.2013년 1월, NASA유럽우주국(ESA)이 ESA의 자동 이송 차량(ATV)을 기반으로 Artemis 1의 서비스 모듈을 제공할 것이라고 발표했습니다.그것은 2018년 말 독일 북부 브레멘Airbus Defense and Space에 의해 NASA에 인도되었다.첫 번째 모듈의 승인 후 ESA는 Artemis 2에서 Artemis 6으로 ESM을 제공합니다.

서비스 모듈은 발사부터 재진입 전 분리까지 승무원 모듈을 지원합니다.궤도 이동, 자세 제어 및 고공 상승 중단을 위한 우주 내 추진 기능을 제공합니다.거주 환경에 필요한 물과 산소를 제공하고, 전력을 생성 및 저장하며, 차량 시스템 및 구성 요소의 온도를 유지합니다.이 모듈은 또한 압축되지 않은 화물 및 과학적 [4]탑재물을 운반할 수 있습니다.

역사

초기 설계

프리 ATV 서비스 모듈 설계
원형 태양 전지판이 달린 달 궤도 오리온 우주선에 대한 예술가의 구상

대략 원통형인 오리지널 미국 디자인 오리온 서비스 모듈은 승무원 모듈과 마찬가지로 (중량을 줄이기 위해) Al-Li 합금으로 만들어졌을 것이며, 화성 피닉스 착륙선에 사용된 패널과 유사한 디자인으로 전개 가능한 원형 태양 전지판을 특징으로 했을 것이다.미국 유인 우주선에 최초로 사용된 패널은 (10년의 기간을 제외하고, 소련/러시아 소유즈 우주선은 1967년 첫 임무 이후 그것을 사용해 왔다) 나사는 고장날 가능성이 높은 연료 전지와 관련 하드웨어 (주로2 LH 탱크)를 서비스 모듈에 탑재할 필요가 없어져 결과적으로 y가 짧아지게 된다.좀 더 조종하기 쉬운 우주선을 말이야2008년 [5]10월, 풀 스케일 「UltraFlex 날개」하드웨어를 사용한 오리온 솔라 어레이 설계의 초기 테스트에 성공했다고 보고되었습니다.

오리온 메인 엔진(OME)은 에어로젯이 만든 33킬로와트톤의 추력, 압력 공급, 재생 냉각, 저장 가능한 이중 추진제 로켓 엔진이었다.OME는 우주왕복선이 궤도 조종 시스템(OMS)을 위해 사용한 27킬로뉴톤(6,000파운드힘) 추력 로켓 엔진의 성능 향상 버전이었다.우주선의 기동 추진기인 SM 반응 제어 시스템(RCS)도 압력을 가하고 같은 추진체를 사용할 것이다.NASA는 SM RCS가 메인 SM 엔진이 고장 났을 때 지구 횡단 사출(TEI)을 위한 예비 역할을 할 수 있을 것이라고 믿었다.

한 쌍의 LOX 탱크(아폴로 서비스 모듈에 사용된 것과 유사)는 작은 질소 탱크와 함께 해수면 또는 "순항 고도" 압력(1 또는 0.7atm)을 가진 승무원에게 재진입 및 착륙 시 필요한 생명 유지 장치를 제공한다.수산화리튬 카트리지는 우주 비행사들이 우주선의 공기에서 내뿜는 이산화탄소를2 "스크럽"하고 신선한 산소와 질소를 첨가함으로써 우주선의 환경 시스템을 재활용할 것이다. 그리고 나서 시스템 고리로 순환되었다.연료 전지에서 태양 전지판으로의 전환으로 인해, 서비스 모듈에는 승무원들에게 식수를 공급하기 위한 온보드 물탱크와 (글리콜과 혼합될 경우) 우주선 전자제품에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 탱크가 설치될 것이다.비행 중 물과 소변을 모두 바다에 버리는 아폴로호의 관행과는 달리, 오리온호는 국제우주정거장에서 사용되는 것과 동일한 재활용 시스템을 탑재하여 폐수와 소변을 모두 식수와 냉각수로 바꿀 것이다.

서비스 모듈은 또한 우주선의 폐열 관리 시스템(방사기)과 앞서 언급한 태양 전지판을 장착했다.이 패널들은 오리온 CM에 위치한 예비 배터리와 함께 비행 중 전원을 공급하게 될 것이다.28볼트 DC의 전압은 비행 중 아폴로 우주선에서 사용된 전압과 비슷했다.

오리온 서비스 모듈은 LES/Boost 보호 커버와 동시에 분사되는 유리 섬유 쉬라우드에 의해 캡슐화됩니다.이것은 대략 2개입니다.발사 1분 2초 후(고체로켓 1단 발사 후 30초 후)."오리온 606" 재설계 이전에, 오리온 SM은 아폴로 서비스 모듈의 스쿼트하고 확대된 버전을 닮았습니다.'오리온 606' SM 디자인은 오리온 M과 오리온 CM을 부착하기 위해 5m(16피트)의 폭을 유지했지만, 록히드 마틴은 소유즈 같은 서비스 모듈 설계를 사용하여 차량을 경량화하고 우주 근처 기단 대신 모듈 중간 지점에 원형 태양 전지판을 부착할 수 있도록 했다.패널이 손상될 수 있는 크래프트/로켓 어댑터.

오리온 서비스 모듈(SM)은 직경이 5m(16ft)이고 전장이 4.78m(15ft 8인치)인 원통형 모양으로 투영되었다.예상 빈 질량은 3,600kg(8,000lb), 연료 용량은 8,200kg(18,000lb)[6][7]이었다.

ATV 기반 모듈

2012년 국제우주정거장에 접근하는 에도아르도 아말디 ATV
2019년 5월 음향 테스트 중인 Artemis 1용 유럽 서비스 모듈

새로운 오바마 행정부가 촉구한 2009년 콘스텔레이션 프로그램을 검토한 결과, 콘스텔레이션 프로그램은 5년 동안 이미 2020년 달 목표보다 4년 뒤처져 있었고, 안타깝게도 자금이 부족했던 것으로 밝혀졌으며, 우주정거장 탈출 캡슐 역할을 계속 할 수 있는 유일한 요소는 승무원 탐사선이었다.이것은 2010년에 행정부가 제안된 2011년 예산에서 자금을 철회함으로써 프로그램을 취소하도록 이끌었다.대중의 항의는 프로그램을 완전히 취소하기 보다는 동결시키는 것으로 이어졌고, 대체 자금을 찾는 것에 중점을 둔다면 비용을 어떻게 줄일 수 있는지에 대한 검토가 시작되었고, 화성보다는 달과 깊은 우주에 초점을 맞추도록 범위를 좁힘으로써 복잡성을 줄였다.ng 기존 하드웨어로 개발이 필요한 기기의 범위를 줄일 수 있습니다.승무원 비행을 위한 아레스 1 발사대는 과체중, 위험한 진동이 발생하기 쉬우며 치명적인 고장의 경우 폭발 반경이 탈출 시스템 방출 [citation needed]범위를 초과하는 등 중대한 설계 문제가 있었다.오리온 발사체로서의 역할은 우주 발사 시스템으로 대체되었고, 세 가지 다른 승무원 탐사선은 하나의 다목적 승무원 탐사선으로 통합되었다.

2011년 5월 유럽우주국(ESA) 사무총장은 NASA와의 협력을 통해 ESA의 자동 전송 차량(ATV)[8]의 후속 기종을 연구할 수 있다고 발표했습니다.ESA의 후계자 제공은 국제우주정거장(ISS) 운영비용의 8%에 반영될 수 있다. 우주정거장에 재공급하는 ATV 임무는 2017년까지 이 의무만을 적용했다.2012년 6월 21일, 아스트리움은 ATV와 콜럼버스 연구소의 개발로 얻은 기술과 경험을 바탕으로 향후 가능한 임무를 평가하기 위해 두 개의 별도 연구를 받았다고 발표했다.첫 번째 연구는 오리온 [9]캡슐과 함께 사용될 서비스 모듈의 구조를 조사했다.두 번째는 다목적 궤도 차량의 생산을 조사했다.각각의 연구는 650만 [10]유로의 가치가 있었다.

2012년 11월, ESA는 오리온 ATV에서 파생된 서비스 모듈을 제작하고, 우주 발사 시스템의 첫 비행을 통해 [11]2017-20년 ISS에 관한 ESA의 NASA 예산 의무를 이행하겠다는 회원국들의 약속을 얻었다.이후 오리온 [12]비행에 모듈을 공급하는 것에 대해서는 결정되지 않았다.

ATV 유래 서비스 모듈을 포함한 오리온 우주선

2013년 1월, NASA는 ESA가 탐사 미션 1(Artemis 1로 명칭 변경)의 서비스 모듈을 구축하는 것에 합의하고, 그 후 2017년에 실시될 예정이다.이 서비스 모듈은 록히드 [13]마틴이 제공한 테스트 서비스 모듈을 사용했기 때문에 2014년 탐사 비행 테스트-1에는 필요하지 않았습니다.2014년 11월 17일 ESA는 Airbus Defense and Space와 최초의 ATV 기반 서비스 [14]모듈의 개발과 건설을 위한 3억 9천만 유로 규모의 고정 가격 계약을 체결하였다.2016년 12월, ESA 회원국은 ISS에 대한 약속을 2024년까지 연장하고 그에 따른 예산 [15]의무의 일환으로 두 번째 서비스 모듈을 제공하기로 합의했다.

새로운 디자인은[16] 지름 약 5.0m(16.5ft), 길이 약 4.0m(13ft)이며 알루미늄-리튬 [17]합금으로 제작되었습니다.

ATK의 원형 UltraFlex [18]디자인을 대체하는 새로운 태양 전지 어레이 디자인은 Airbus Defense and [17]Space에 의해 이루어졌으며, Airbus Defense and Space는 자회사 Airbus Defense와 Space 네덜란드(당시 Dutch Space로 알려짐)가 ATV의 X자형 패널 4개를 제작했습니다.ATV의 어레이는 4.6킬로와트를 생산했다.서비스 모듈의 업그레이드된 버전은 약 11kW를 [18]발생시키며,[17] 확장 시 약 19m(62ft)에 이를 것입니다.

2015년 9월 탈레스 알레니아 스페이스는 Airbus Defense and Space와 구조 및 마이크로메트로이드 보호, 열 제어 및 소모품 저장 및 [19]유통을 포함한 서비스 모듈을 위한 열기계 시스템을 개발하고 생산하기로 계약을 체결했습니다.

승무원 모듈, 어댑터 및 페어링 패널과 함께 표시된 서비스 모듈

록히드마틴은 서비스 모듈을 승무원 모듈 및 우주발사체 상단과 연결하는 어댑터 2개와 발사 [17]및 상승 시 서비스 모듈을 보호한 후 버리는 페어링 패널 3개를 제작하고 있다.

2017년 2월 16일, 에어버스와 유럽 우주국 사이에 첫 번째 승무원 오리온 [20]비행에 사용할 두 번째 유럽 서비스 모듈 생산을 위한 2억 유로 계약이 체결되었습니다.

2018년부터

2018년 10월 26일 [21]Artemis 1의 첫 번째 유닛은 브레멘에 있는 Airbus Defense and Space 공장에서 완전히 조립되었다.

아르테미스 1호의 주요 엔진은 우주왕복선 [16]AJ10-190 엔진으로 우주왕복선 프로그램에서 19회의 임무를 수행하고 89회의 [17]화상을 입었다.그것은 안구는 처음 3(또는 5[22])서비스 모듈에 이어4예비 엔진 디자인 비행을 고려 중, 사상은 AJ10-118k, 델타 II2단계와 혈통이 반으로 시작한 그 같은 AJ10 엔진 가족에 있는 보다 강하고 보다 경량 버전에 사용을 포함해야 한다 사용될 것이다 위한 것이다.guard.[23]

이전에 달까지 우주 비행사들은 아폴로 사령부 및 서비스 모듈과 비교했을 때, 유럽 서비스 모듈이 완전히 성장했을 때(15,461 kg,[24]24,520 kg과)을 업고 거의 40%무게도 덜 나가고 길이에 engine[25]및 4.1m.을 제외하고는 비슷한 크기(4m약 두배 전기(11.2vs6.3kW kW급 계통 연계형)를 생성하 3.9m과(직경 8.95m3 대 6.17m3) 선원 모듈의 거주 가능 부피가 약간 더 클 수 있도록 환경을 지지한다. 단, 궤도 기동 시 추진제를 50% 덜 운반한다(사용 가능한 추진제 대 18,584kg).

ESM은 3인승 아폴로호의 14일간의 내구력에 반해 4명의 승무원을 21일 동안 지원할 수 있을 것이다.

2019년 11월, ESA 회원국은 Artemis 3과 [26]4에 대한 ESM의 자금 조달을 승인했다.2020년 5월, Airbus와 유럽 우주국 사이에 세 번째 유럽 서비스 모듈 생산 계약이 [27]체결되었습니다.

2020년 10월, ESA와 NASA는 유럽 우주인의 달 궤도 비행이 2025년에서 [28]2030년 사이에 3회 허용되도록 ESM-4와 ESM-5의 ESA가 제공한 양해각서에 서명했다.

2021년 2월, 에어버스와 유럽우주국(European Space Agency) 사이에 ESM-4를 ESM-6에 공급하는 계약이 [29]체결되었다.

사양

치수 길이 4 m

직경 4.1m(태양전지판 제외), 직경 5.2m, 직경 19m(태양전지판 제외)

프라이머리 엔진 1 ESM-1에서 ESM-5로[2] 26.6kN의 추력을 제공하는 우주왕복선 궤도 조종 시스템

ESM-6의 새로운 Aerojet Orion 메인 엔진(OME)x 1

보조 엔진 3.92kN의 추력을 제공하는 8 x 490N 에어로젯 R-4D-11 보조 스러스터
기동 추진기 220N 스러스트 에어버스 반응 제어 시스템 엔진을 4개씩 6개 포드에 24개 탑재
추진제 용량 2000 L 추진제 탱크 4개에 9,000[1] kg 추진제, 혼합 질소산화물(MON) 2개, 모노메틸 하이드라진(MMH) 2개.사용 가능한 추진제 하중은 8,600[2][3] kg입니다.
발전 각각 3개의 태양[1] 전지판을 포함한 4 x 7.375 m 날개에서 11.2 kW
총 발사 질량 달 탐사용 13,500 kg (4개의 탱크에 240 kg의 물, 3개의 탱크에 90 kg의 산소, 1개의 탱크에 30 kg의 질소, 8,600 kg의 사용 가능한 추진제 포함)
페이로드 최대 380kg의 페이로드 질량 및 최대 0.57입방미터의[3] 페이로드 용량
자재 알루미늄 합금(구조), 스테인리스강, 티타늄(탱크 재료), 캡톤(절연),

구리(기계 및 기계 구성 요소)[30]입니다.

유럽 서비스 모듈 모델

모델 미션 이름. 상황 프레임워크
스타 구조 테스트 기사 오하이오 주 플럼브룩 역에서 구조 테스트에 사용됩니다.
PQM 추진 자격 모델 뉴멕시코주 화이트샌즈에서 추진실험에 사용.
ESM-1 아르테미스 1세 브레멘 Orion CSM의 일부로서 통합.NASA KSC(Launch Complex 39B)에서의 발사 준비. ISS 물물교환기
ESM-2 아르테미스 2세 NASA KSC(O&C)에서 ISS 물물교환기
ESM-3 아르테미스 3세 에어버스 브레멘에 통합. ISS 물물교환기
ESM-4 아르테미스 4세 에어버스 브레멘의 주요 건물입니다. 게이트웨이
ESM-5 아르테미스 5세 생산 중인 긴 리드 품목. 게이트웨이
ESM-6 아르테미스 6세 생산 중인 긴 리드 품목. ISS 물물교환기
ESM-7~9 아르테미스 7세~9세 ESA와 에어버스 간의 협상 중. 미정

레퍼런스

  1. ^ a b c 유럽 서비스 모듈 테스트 기사 2015
  2. ^ a b c d e f g h 오리온/EM-1(탐사 미션-1) 2019년 8월
  3. ^ a b c "Artemis 1".
  4. ^ "Explore the Exploration Vehicle". NASA. 6 June 2013. Retrieved 6 February 2021. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  5. ^ "NASA and ATK Successfully Deploy 18-Foot Diameter Solar Array for ST8 Program". ATK. 9 October 2008.
  6. ^ "The Orion Service Module". NASA. 4 August 2008. Archived from the original on 13 August 2009. Retrieved 2008-08-19.
  7. ^ "Orion". Encyclopedia Astronautica. Archived from the original on December 28, 2016. Retrieved 2013-05-11.
  8. ^ "US and Europe plan new spaceship". BBC News. 5 May 2011. Archived from the original on 6 May 2011. Retrieved 2011-05-14.
  9. ^ "ATV evolution studies look at exploration, debris removal". Spaceflight Now. 21 June 2012. Retrieved 2012-06-23.
  10. ^ "Astrium awarded two ATV evolution studies from ESA". Astrium. 21 June 2012. Archived from the original on 3 April 2013. Retrieved 2012-06-23.
  11. ^ Bergin, Chris (November 21, 2012). "UK steps up, as ESA commit to ATV Service Module on NASA's Orion". NASASpaceFlight.com. NASA. Retrieved 2013-05-06.
  12. ^ Clark, Stephen (November 21, 2012). "ESA member states fund Orion service module". Spaceflight Now. Retrieved 2013-05-06.
  13. ^ NASA, 유럽 제공 오리온 서비스 모듈 계약 체결
  14. ^ "ESA Commissions Airbus Defence and Space as Prime Contractor for US Space Capsule Orion Service Module". spaceref business. 17 November 2014. Retrieved 18 November 2014.
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  18. ^ a b Leone, Dan (1 August 2013). "Ousted from First Orion Flight, Circular ATK Solar Arrays Still Set To Power Cygnus". Space News. Retrieved 28 July 2015.
  19. ^ "Thales Alenia Space to supply thermomechanical systems for Orion ESM".
  20. ^ ""Airbus Defence and Space Wins 100 Million Euros ESA Contract for Second Service Module for NASA's Orion Crewed Space Capsule" Feb 2017". Archived from the original on 2017-04-19. Retrieved 2017-04-18.
  21. ^ "Call for media: The European Service module meets Orion". European Space Agency. 26 October 2018.
  22. ^ 아틀란티스의 엔진 2021년 3월
  23. ^ "ESA 거래는 NASA의 인간 우주 비행 계획으로 트럼프가 무엇을 하느냐에 달려 있습니다." 2017년 2월
  24. ^ "Orion (MPCV)".
  25. ^ Apollo Operators Handbook Block II Spacecraft (PDF). Vol. 1. NASA. 15 April 1969. p. 60.
  26. ^ 새로운 ESA 예산으로 지구 관측, 심우주 탐사 대박
  27. ^ 문 미션 하드웨어 유럽 계약 체결
  28. ^ NASA, 유럽우주국, 아르테미스 게이트웨이 파트너십 공식화
  29. ^ 유럽에서 Artemis를 위한 서비스 모듈 3개 추가 구축
  30. ^ "Tanks for Orion flight model no. 2 delivered".

외부 링크