우주 탐험의 미래

Future of space exploration
미래 연구
개념
기술
테크놀로지 평가 및 예측

우주 탐사의 미래에는 망원경 탐사와 로봇 우주선과 인간 우주 비행에 의한 물리적인 우주 탐사가 모두 포함된다.

태양계에 대한 새로운 정보를 얻는 데 초점을 맞춘 단기 물리 탐사 임무는 국가 및 민간 조직 모두에 의해 계획되고 발표된다.나중에 영구적이고 자급자족할 수 있는 과학적 전초기지를 건설하기 위해 달과 화성에 유인 궤도 및 착륙 임무를 위한 잠정적인 계획이 있다.추가 탐사는 탐사대와 다른 행성들과 달에 정착하는 것뿐만 아니라 채굴과 연료 공급 기지, 특히 소행성대에 건설하는 것을 포함할 가능성이 있다.태양계 밖의 물리적 탐사는 가까운 미래에 로봇처럼 될 것이다.

우주 탐사의 이점

주요 기사:우주 탐사의 이점

20세기 우주 경쟁 이후 우주 탐사에 대한 인간과 개별 국가의 투자 이유가 극적으로 바뀌었다.20세기 후반의 우주 탐사는 최초의 우주 비행을 달성하기 위한 소련과 미국의 경쟁에 의해 추진되었다.이제, 민간 부문과 국가 정부는 다시 우주 탐사에 투자하고 있다.그러나 이번에 그들은 재앙적인 사건으로부터 인간의 생명을 보호하고 [1]우주의 자원을 활용하는 것에 동기부여를 받고 있다.

외부 공간을 식민지화하다

주요 기사: 우주 식민지화

우주 식민지화는 행성 재해가 발생했을 때 인류 문명의 생존을 보장하는 수단이라는 주장이 제기되어 왔다.다른 행성들을 식민지로 만드는 것은 인간의 분산을 가능하게 하고, 따라서 행성 재해가 발생했을 때 생존 가능성을 높인다.게다가, 우주에서 채굴할 수 있는 추가 자원의 가용성은 잠재적으로 인간의 능력을 확장시킬 수 있고 사회에 큰 혜택을 줄 수 있다.이러한 자원을 활용하여 오염이 심한 산업을 우주로 이동시키면 지구상의 배출량을 줄일 수 있고 궁극적으로 더 깨끗한 에너지원을 찾을 수 있습니다.우주 식민지화의 주요 걸림돌에는 기술적, 경제적 [1]문제가 포함된다.

많은 민간 기업들은 우주 여행의 전반적인 비용을 줄이고, 따라서 우주 식민지화를 위해 우주 여행을 더 효율적으로 하기 위해 노력하고 있다.SpaceX는 재사용 가능한 [2]로켓인 Falcon 9의 출시를 통해 효율적인 탐사를 추진하는데 있어 주도적인 역할을 해왔다.나사의 아르테미스 프로그램은 2024년까지 또 다른 남자와 첫 번째 여자를 달에 착륙시키고, 결국 2028년까지 지속 가능한 우주 여행을 확립하는 것을 목표로 하고 있다.아르테미스 프로그램은 나사의 궁극적인 목표인 화성 착륙을 위한 디딤돌이다.

우주 연구

주요 기사: 우주 연구

우주 공간의 독특한 특성은 우주 비행사들이 지구에서는 실행할 수 없는 연구를 할 수 있게 해준다.게다가, 우주에서 지구를 바라보는 반복되지 않은 관점은 과학자들이 지구의 자연 환경에 대해 더 많은 통찰력을 얻을 수 있게 해준다.국제우주정거장에서 행해지는 연구는 지구상의 인류 문명에 이익을 주고 우주와 우주 탐사에 관한 인간의 지식을 넓히는 것을 목표로 하고 있다.현재, 나사의 ISS에서의 연구는 생물의학 연구, 재료 과학, 기술 발전, 그리고 더 많은 우주 [3]탐사를 가능하게 하는 방법들을 포함한다.

반중력과 미중력은 우주 비행사들이 지구에서는 불가능한 의학 연구를 할 수 있게 해준다.예를 들어, Duchenne Muscular Dystrophy와 같은 복잡한 질병에 대한 새로운 치료 옵션에 대한 NASA의 연구는 치료액에 있는 미립자가 튼튼하게 유지되도록 하기 위해 미소 중력 환경을 사용해야 합니다.NASA는 또한 표적적이고 효율적인 치료 [3]전달을 위한 미생물 백신 개발과 약물의 미세 캡슐화에 대한 연구 투자를 보고했습니다.

미개척 미션

획기적인 스타샷

주요 기사: Breakthrough Starshot

Breakthrough Starshot은 Breakthrough Initiates가 4.37광년 떨어진 알파 센타우루스 항성계로 이동할 수 있는 스타칩이라는 이름의 [4]경항해 우주선의 개념 증명 비행대를 개발하기 위한 연구 및 엔지니어링 프로젝트이다.그것은 2016년에 유리 밀너, 스티븐 호킹, 그리고 마크 [5][6]주커버그에 의해 설립되었다.

달

슬림하다

주요 기사:SLIM

스마트 랜더 Investigating 달(SLIM)에 있는 달 착륙선이 일본 우주 항공 연구 개발 기구(JAXA)에 의해 개발되었다그 착륙선 정밀 착륙. 기술을 시연할 것이다.[7]2017년까지, 착륙선은 화성 상공 30m2021,[8][9]에 이 나중에 2022년 SLIM의rideshare 임무, XRISM.[10]의 지연에 의해 공정이 늦어져 발사되는 것이었다.

아르테미스 1

주요 기사:아르테미스 1

기관의 오리온 MPCV과 우주 발사체 시스템 중량 로켓의 첫번째 통합 비행기 나사의 아르테미스 프로그램에 아르테미스 1[11]의 다음uncrewed 비행 시험.그것은 더 8월 2022년보다 일찍 열릴 예정이다.[12]

이전에는 탐험 Mission-1(EM-1)으로 알려진 임무는 아르테미스는 프로그램의 도입 후 개명했다.발사는 발사 단지 39B에서 케네디 우주 센터는 오리온 우주선 25.5일의 사절, 6당시의 달 주변에 역행하는 궤도에 보낼 것이다에서 열릴 예정이다.[13]그 임무crewed 비행이 오리온과 SLS로켓, 아르테미스는 29월 2023,[12]에서 달에 일주일간 진행된 임무가 음력 게이트 웨이의 달 궤도에 어셈블리를 이전에 네명의 승무원을 가지고 다닐 것이고 두번째 비행 시험과 시작하여는 오리온 우주선과 우주 발사체 시스템 로켓을 인증할 것이다. 을 할 것인가나는 2024년 시작한다.

찬드라얀 3호

주요 기사:Chandrayaan 3

Chandrayaan 3은 ISRO는의 세번째 달 우주 임무이다.Chandrayaan 2, 그것은 궤도 탐사 위성, 착륙선과 탐사 로봇다와 달리 Chandrayaan 3만 착륙선과 탐사 로봇을 가질 것이다.만약 이 임무가 성공하면 그것 ISRO는 세계의 네번째 우주 기관 구 소련, 미국 항공 우주국과 CNSA의 정부 후 부드러운 달 착륙을 실시하게 할 것이다.

화성

로잘린드 프랭클린

주요 기사:로절 린드 프랭클린(탐사 로봇)

로절 린드 Franklin,[14]이전에 ExoMars 탐사 로봇이라고 알려져 있는 계획된 로봇 화성 탐사 로봇'국제 ExoMars 프로그램 유럽 우주국 와 러시아 Roscosmos 주 회사에 의해 주도하는 부분이다.[15][16]

당초 2020년 7월에 출시될 예정이었으나, 이후 로버의 착륙 메커니즘 테스트 문제로 인해 연기되었습니다.새로운 출시일은 2022년 [17]7월로 정해졌다.이 계획은 화성 [19]표면에 탐사선을 배치할 러시아 발사체, ESA 운반선 모듈, 그리고 러시아 착륙선 Kazachok을 [18]필요로 한다.일단 안전하게 착륙하면, 이 태양 동력 탐사선은 화성에 과거 생명체의 존재를 찾기 위한 7개월간의 임무를 시작할 것이다.2016년 발사된 미량가스궤도선(TGO)은 로잘린드 프랭클린과 착륙선의 데이터 릴레이 [20]위성으로 운영된다.

망갈리안 2

주요 기사:화성 궤도선 미션 2

망갈리안 2호라고도 불리는 화성 궤도 탐사선 2호는 인도 우주 연구 기구에 의해 화성으로 발사될 예정인 인도의 두 번째 행성간 임무이다.일부 보도에 따르면, 그 [21]임무는 2024년에 제안된 화성 궤도 탐사선이 되는 것이었다.그러나 VSSC 책임자는 2019년 10월 녹음된 인터뷰에서 착륙선과 [22]탐사선이 포함되었다고 지적했습니다.이 궤도선은 에어로브레이킹을 사용하여 초기 원점을 낮추고 관측에 [23][24][25]더 적합한 궤도로 진입할 것이다.

소행성

주요 기사: 소행성 탐사

과학잡지 네이처의 한 기사는 소행성을 우주 탐사의 관문으로 사용하는 것을 제안했고, 궁극적인 목적지는 화성이다.그러한 접근을 실현하기 위해, 세 가지 조건이 충족되어야 한다: 첫째, "우주 비행사들이 방문하기에 적합한 수천 개의 인근 몸을 찾기 위한 철저한 소행성 조사," 둘째, "비행 기간과 거리 능력의 연장," 그리고 마지막으로, "화성까지 계속 증가하는 범위까지"; "더 나은 로봇 비행체와 도구 개발"우주 비행사들은 크기, 모양, 회전에 관계없이 소행성을 탐사할 수 있습니다."게다가, 소행성을 사용하는 것은 우주 비행사들에게 은하 우주선으로부터 보호를 제공할 것이고, 우주 비행사들은 방사능 노출에 대한 큰 위험 없이 소행성에 착륙할 수 있을 것이다.

우주선의 이동 경로(녹색)는 목성이 정지해 있는 기준 프레임에 표시되어 있다.루시는 트로이목마 목표물과 마주치기 전에 두 번의 지구 근접 비행을 한다.2033년 이후, 루시는 6년마다 두 트로이 목마 구름 사이를 순환할 것입니다.

프시케

주요 기사:프시케 (우주선)

NASA의 디스커버리 프로그램의 일부인 프시케 우주선은 2022년 말에 발사되어 소행성대에 [26]있는 금속 물체인 프시케 16호에 발사될 예정이다.16 프시케는 너비가 130마일(210km)이고, 얼음과 바위 대신 철과 니켈로 거의 전적으로 만들어졌다.이 독특한 구성 때문에, 과학자들은 일련의 충돌로 인해 외관을 잃은 것은 행성의 핵의 잔해라고 믿고 있지만, 16 프시케는 녹지 [27]않은 물질일 가능성이 있다.NASA는 행성 형성에 대한 정보를 행성 물체의 노출된 내부를 직접 연구함으로써 얻기를 희망하고 있다. 그렇지 않았다면 [28]불가능했을 것이다.

가스 자이언츠

쥬스

주요 기사:목성 얼음 달 탐사선

JUpiter ICy soons Explorer(JUICE)는 유럽우주국(ESA)이 개발 중인 행성간 우주선이며, 에어버스 디펜스 앤 스페이스가 주계약업체이다.이 임무는 목성의 갈릴레이 위성 3개를 연구하는 데 초점을 맞춘 목성계를 방문하기 위해 개발되고 있다.가니메데, 칼리스토, 유로파(화산 활동이 더 활발한 Io 제외)는 모두 표면 아래에 상당한 액체의 물이 존재하며 잠재적으로 거주할 수 있는 환경이라고 생각됩니다.이 우주선은 2022년 6월에 발사될 예정이며 5번의 중력 보조와 88개월간의 여행을 거쳐 2029년 10월에 목성에 도착할 예정이다.2033년까지 이 우주선은 근접 과학 임무를 위해 가니메데 주변의 궤도에 진입해야 하며 지구의 달 이외의 달 궤도를 도는 최초의 우주선이 될 것이다.

유로파 클리퍼

주요 기사:유로파 클리퍼
목성 주위의 유로파 클리퍼 궤도 애니메이션

Europa[29] Clipper(이전의 Europa Multiple Flyby Mission)는 NASA가 개발 중인 행성간 임무로, 궤도선으로 구성되어 있습니다.2024년에 [30]발사될 예정인 이 우주선은 목성 궤도를 도는 동안 일련의 플라이바이들을 통해 갈릴레이 위성 유로파를 연구하기 위해 개발되고 있다.

이 임무는 행성 과학부의 예정된 비행으로, 대규모 전략 과학 임무로 지정되며, 두 번째 [31][32]비행으로 행성 임무 프로그램 사무소의 태양계 탐사 프로그램에 따라 자금을 지원받는다.그것은 또한 새로운 오션월드 탐사 [33]프로그램의 지원을 받는다.Europa Clipper는 목성 궤도에서 8년 동안 갈릴레오 우주선이 만든 것에 대한 후속 연구를 수행할 예정인데, 이것은 Europa의 얼음 지각 아래에 지표면 아래 바다가 존재한다는 것을 보여준다.유로파에 우주선을 보내는 계획은 처음에 유로파 궤도선과 주피터 얼음 달 궤도선과 같은 프로젝트와 함께 구상되었다.그러나 유럽 궤도의 목성 자기권 방사선의 역효과로 인해, 목성 주위의 타원형 궤도에 우주선을 주입하고 대신 달을 45회 가까이 비행하는 것이 더 안전하다고 결정되었다.이번 임무는 제트추진연구소와 응용물리학연구소의 공동연구로 시작됐다.

돌파구 엔셀라두스

주요 기사: Breakthrough Enceladus

Breakthrough Enceladus는 토성의 달 Enceladus에 [34]생명체가 존재할 가능성을 탐구하는 우주 생물학 탐사 임무 개념이다.2018년 9월, NASA는 Breakthrough와 공동으로 미션 [35]컨셉을 만들기 위한 협업 계약을 체결했습니다.이 임무는 민간 자금으로 운영되는 최초의 우주 탐사 [36]임무가 될 것이다.그것은 엔셀라두스의 따뜻한 바다에서 남쪽 얼음 껍질을 [37]통해 분출되는 깃털의 함량을 연구할 것이다.엔셀라두스의 얼음 지각은 두께가 [38]약 2에서 5킬로미터로 추정되며 탐사선은 얼음 투과 레이더를 사용하여 구조를 [39]제한할 수 있다.

우주 망원경

플라톤

주요 기사 : PLATO

별들의 행성 통과와 진동(Planetary Transits and Orculations of Stars, PLATO)은 유럽우주국이 [40]2026년에 발사하기 위해 개발 중인 우주 망원경이다.이 임무의 목표는 최대 100만 개의 별에 걸친 행성 간 통과를 찾고, 황색 왜성, 준거성, 적색 왜성 주변의 암석 외계 행성들을 발견하고 특징짓는 것입니다.이 임무의 초점은 물이 액체 상태로 [41]존재할 수 있는 태양과 같은 별 주위의 거주 가능 영역에 있는 지구와 같은 행성들에 있다.그것은 ESA의 우주 비전 프로그램에서 세 번째 중간급 임무이며 서양 철학, 과학, 수학의 창시자인 그리스 철학자 플라톤의 이름을 따서 명명되었다.이 임무의 두 번째 목적은 별의 질량과 진화를 측정하기 위해 별의 진동이나 지진 활동을 연구하고 [42]나이를 포함한 행성 숙주별의 정확한 특성을 파악하는 것입니다.

크루드 미션

커머셜 크루

주요 기사:커머셜 크루

상업용 승무원 개발(CCDev)은 미국 정부가 자금을 지원하고 NASA가 관리하는 인간 우주 비행 개발 프로그램이다.CCDev는 미국과 국제 우주 비행사들이 개인 우주선을 타고 국제우주정거장(ISS)으로 향하게 된다.

2014년 9월, 스페이스X와 [43]보잉에 비행 우주 비행사의 운용 계약이 주어졌습니다.드래곤2와 CST-100의 시험 비행은 [44]2019년에 예정되어 있다.시연 비행이 완료될 때까지, 각 회사는 2019년에서 [45]2024년 사이에 ISS에 6편의 항공편을 공급하기로 계약했다.첫 번째 우주인 그룹은 2018년 [46]8월 3일에 발표되었다.

아르테미스 프로그램

주요 기사:아르테미스 프로그램

아르테미스 프로그램은 NASA, 미국의 상업 우주 비행 회사, 그리고 [47]ESA와 같은 국제 파트너들이 진행 중인 유인 우주 비행 프로그램으로, "첫 번째 여성과 다음 남자"를 2024년까지 달에 착륙시키는 것을 목표로 하고 있다.아르테미스는 달에 지속 가능한 존재를 확립하고, 민간 기업들이 달 경제를 건설할 수 있는 기반을 마련하고, 결국 인간을 화성에 보내는 장기 목표를 향한 다음 단계가 될 것이다.

2017년, 달 캠페인은 우주 정책 지침 1에 의해 승인되었으며, 오리온, 달 게이트웨이, 상용 달 탑재 서비스 등 진행 중인 다양한 우주선 프로그램을 활용하고 미개발 유인 착륙선을 추가하였다.우주발사시스템은 오리온의 주요 발사체 역할을 하며 상업용 발사체는 캠페인의 [48]다양한 다른 요소들을 발사하기 위해 사용될 계획이다.NASA는 [49]2020 회계연도에 아르테미스를 위한 추가 자금 16억 달러를 요청했고, 상원 세출 위원회는 [51][52]의회의 평가와 승인을 위해 필요한 5년간의 예산 프로파일을[50] NASA에 요청했다.

록히드 마틴 오리온

주요 기사:록히드 마틴 오리온 우주선

록히드 마틴은 우주발사시스템(SLS) 로켓을 이용해 국제우주정거장을 오가는 승무원 수송용 다목적 우주선을 개발했다.이 설계는 총 질량이 33,446kg으로 상당히 컸지만 21.1일의 비행 수명으로 설계되었다.NASA의 Constellation Program의 일환으로 만들어진 디자인 제안은 유럽 서비스 모듈과 함께 오리온 우주선을 만들기 위해 개발되었습니다.2006년 미국 항공우주국(NASA)이 노스롭 그루먼을 제치고 설계를 선정한 이후 3대의 비행준비형 오리온 우주선이 건조 중이며 2014년 한 차례 발사에 성공했다.지금까지 이 우주선을 이용해 수행된 가장 긴 비행은 5분 미만이었지만, 계획된 아르테미스 3 임무는 이 우주선의 수명 설계를 30일까지 테스트하는 것을 목표로 하고 있다.오리온 우주선의 첫 번째 디자인인 아르테미스 3호는 2024년에 [53]첫 번째 여성과 다음 남성을 달에 데려다 줄 것이다.

스페이스X 스타십

주요 기사: SpaceX Starship

스페이스X 스타쉽은 재사용 가능한 발사체의 2단계로서 발사된 우주선이 될 예정이다.이 컨셉은 민간 우주 비행 [54]프로젝트로 스페이스X에 의해 개발되고 있다.그것은 장기간의 화물 및 승객을 운반하는 [55]우주선으로 설계되어 있다.처음에는 자체 테스트를 할 예정이지만, 추가 부스터 스테이지인 슈퍼 헤비(Super Heavy)가 탑재된 궤도 발사에 사용될 예정인데, 여기서 스타쉽은 2단 대 궤도 [56]발사체의 2단 역할을 하게 된다.우주선과 부스터의 결합은 또한 [57]스타십이라고 불린다.

보잉 승무원 비행 시험

주요 기사:보잉 승무원 비행 시험

보잉 승무원 비행 테스트는 보잉 스타라이너 승무원 캡슐을 테스트하는 첫 번째 승무원 임무와 아틀라스 V 로켓 위에서 발사되는 첫 번째 승무원 우주선이 될 것이다.현재 출시일은 2021년 6월로 정해져 있으며, 2주에서 6개월 정도 지속될 예정입니다.승무원은 3명의 NASA 우주비행사로 구성되어 있으며, 그 중 한 명은 미국 우주선의 승무원으로 근무한 최초의 여성이다.

보잉 스타라이너 1호

주요 기사:보잉 스타라이너 1호

보잉 스타라이너 1호의 임무는 보잉 스타라이너의 첫 승무원 임무이자 스타라이너 우주선을 재사용하는 첫 번째 임무가 될 것이다.이 미션은 이르면 2021년 12월 일본, 캐나다, 유럽우주국(European Space Agency)에서 온 4명의 우주인, 3명의 NASA 우주인, 그리고 1명의 국제 파트너 우주인과 함께 아틀라스 V 로켓을 사용하여 발사될 것으로 예상된다.이번 임무는 여성 사령관이 탑승한 네 번째 미국 우주 비행이 될 것이다.

가간얀

주요 기사 : Gaganyan

ISRO의 첫 번째 인간 우주 비행 프로그램인 가간야안 미션은 3인조 승무원을 궤도에 올려놓고 최장 7일간의 임무 기간을 거쳐 안전하게 지구로 돌아오도록 설계된 완전 자율형 5.3톤(12,000파운드) 우주선인 승무원 모듈로 구성되어 있다.2.9톤 (6400파운드)의 서비스 모듈은 액체 추진제 엔진으로 구동된다.그것은 빠르면 2022년에 GSLV Mk III 발사대에서 발사될 것이다.스리하리코타의 사티시 다완 우주 센터(SDSC)에서 발사된 지 약 16분 후, 이 로켓은 우주선을 지구 상공 300-400km의 궤도에 주입할 것이다.착륙 준비가 되면, 서비스 모듈과 태양 전지판은 재진입 전에 폐기될 것이다.그 캡슐은 벵골만에서 낙하산을 타고 낙하산으로 내려오기 위해 돌아올 것이다.

상용 크루 캡슐 개발

주요 기사:커머셜 크루

상업 승무원 프로그램은 국제 우주 정거장까지 우주 비행사들을 수송하기 위해 고안된 인간 우주 비행 프로그램이다.스페이스X와 보잉은 NASA의 임무를 완수하기 위한 디자인을 개발하고 테스트하기 위해 NASA에 의해 주요 선두주자로 선정되었으며,[58] 미래에 승무원의 안전하고, 믿을 수 있고, 비용 효율적인 운송에 대한 요구를 충족시킬 것이다.최초의 남녀를 화성에 데려오기 위해 나사가 고안한 아르테미스 미션에는 오리온 [59]우주선의 일부로 록히드 마틴의 승무원 캡슐이 포함될 것이다.

보잉 스타라이너 캡슐

주요 기사:보잉 스타라이너

록히드 마틴의 오리온 우주선보다 약간 작은 디자인으로 발사 질량이 13,000kg인 보잉 스타라이너는 국제우주정거장에서 승무원을 수송하기 위해 만들어진 또 다른 변형 우주선으로, 이번에는 나사의 상용 승무원 프로그램을 위해 만들어졌다.이 캡슐은 최대 7명의 승무원을 수용할 수 있지만 도킹 해제 비행 시간은 불과 60시간으로 설계 수명이 훨씬 짧습니다.10회 [60]재사용이 가능한 낙하 복구가 아닌 지상 착륙을 특징으로 하는 재사용 가능한 우주선이었기 때문에 디자인이 다양했다.디자인 제안은 2014년 스페이스X의 크루 드래곤과 함께 NASA에 의해 아르테미스 미션의 승무원 캡슐로 선정되었습니다.최종 설계 검토 이후, 보잉은 국제 우주 정거장과의 도킹에 관한 문제에 직면했지만, 지상 착륙에 성공했음을 증명할 수 있었다.현재 2021년 7월에 이 차량에 대한 하드웨어 시험 비행이 한 번 더 계획되어 있다.

심우주 탐사의 한계

미래 심층 우주 탐험의 가능성은 일련의 기술적, 실용적, 천문학적, 그리고 인간의 제한에 의해 제한되며, 이는 승무원과 무인 우주 탐험의 미래를 정의합니다.2022년 현재 인간이 만든 탐사선 중 가장 멀리 이동한 것은 현재 NASA의 보이저 [61]1호이며 지구에서 232억7000만 km(144억6000만 mi)로 155.6AU 떨어져 있으며 가장 가까운 별은 약 4.24광년 떨어져 있다.

기술적 제한

추진 시스템, 항법, 자원, 저장고 등 우주 유영 기술의 현주소는 모두 가까운 장래의 인류 우주 탐험의 개발에 제약을 가하고 있다.

거리

우리와 가장 가까운 별들 사이의 거리에 대한 천문학적인 순서는 현재 우주 탐험의 발전에 있어 도전이다.현재 최고 속도인 시속 157,100마일(252,800km/h)로, 헬리오스 2 탐사선은 약 18,000년 [62]후에 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리에 도착할 것이며, 이는 인간의 수명보다 훨씬 긴 것이며, 따라서 현재 이용 가능한 것보다 훨씬 더 빠른 운송 방법을 필요로 한다.이 최고 속도는 우주선이 태양의 중력과 자체 추진 시스템의 조합으로 속도를 높인 오버스 효과 때문에 달성되었다는 것을 주목하는 것이 중요하다.태양계에서 가장 빠른 탈출 속도는 보이저 1호의 탈출 속도(17km/s)입니다.

추진 및 연료

VASIMR 플라즈마 기반 추진[63] 엔진

추진력 측면에서는 우주 진공에서 마찰이 없기 때문에 발사 및 초기 모멘텀이 가장 큰 과제입니다.비행거리, 하중, 시간 등의 요소를 포함한 임무 목표에 따라, 사용되는 추진 구동기의 종류, 사용 계획 또는 설계는 액체 수소와 산화제와[64] 같은 화학 추진제에서 플라즈마 또는 심지어 나노 입자 추진제에 [65]이르기까지[63] 다양합니다.

프로젝트 롱샷 핵분열 엔진 개략도

향후 전개에 대해서는 60년 이상 전부터 핵융합(프로젝트 다이달로스), 핵펄스 추진(프로젝트 롱샷)[66] 등 핵기반 추진의 이론적인 가능성을 분석했지만 이후 NASA의 실용적 연구에서는 중단됐다.좀 더 추측적인 측면에서, 이론적인 알쿠비에르 드라이브는 "빛보다 빠른" 여행을 위한 수학적 해결책을 제시하지만, 기술적인 [67]문제는 말할 것도 없고 목성의 질량 에너지를 필요로 할 것입니다.

인간의 한계

승무원 우주 탐험에서 인간 요소는 저장, 유지 공간 및 질량 문제와 함께 우주 탐험의 미래 가능성에 특정한 생리적, 심리적 문제와 한계를 더합니다.

생리적 문제

신체의 중력 크기가 변화하면 방향, 조정 및 균형에 해가 됩니다.일정한 중력이 없으면 뼈는 사용되지 않는 골다공증에 걸리고 미네랄 농도는 평균적인 [68]노인보다 12배 더 빨리 떨어진다.규칙적인 운동과 영양 섭취가 없으면 심혈관계 악화와 근력 [69]저하가 있을 수 있다.탈수는 신장 [70]결석을 일으킬 수 있고, 0g의 지속적인 유체 정역학적 잠재력은 체액을 위로 이동시키고 시력 [71]문제를 일으킬 수 있습니다.

게다가, 지구 주변의 자기장이 보호막으로 없다면, 태양 복사는 우주의 생물학적 유기체에 훨씬 더 가혹한 영향을 미친다.노출에는 퇴행성 조직 질환의 가능성뿐만 아니라 중추 신경계의 손상(인지 기능 변화, 운동 기능 저하 및 가능한 행동 변화)이 포함될 수 있습니다.

심리적 문제

바이오스피어2 온실 서식지

나사에 따르면, 우주에서의 고립은 인간의 정신에 해로운 영향을 미칠 수 있다.NASA의 사회 [72]실험에 따르면, 낮은 사기, 기분 전환, 우울증, 대인관계 감소, 불규칙한 수면 리듬, 피로와 같은 행동 문제는 훈련의 수준과 별개로 발생한다.가장 유명한 바이오스피어2는 [73]1990년대에 고립된 환경에서 인간의 필요성과 생존을 연구하기 위해 2년 동안 8명의 승무원을 대상으로 한 실험입니다.그 결과 [72]승무원 간의 접촉을 제한하거나 중단하는 등 대인관계와 냉담한 행동이 강조되었고 지속적인 공기 순환 시스템과 식량 [74]공급을 유지하지 못했다.

자원과 유지

미래의 장기 임무의 가능성을 고려할 때, 승무원의 임무, 식량 저장 및 재공급이 관련된 제한 사항이다.저장의 관점에서, NASA는 3년간의 화성 탐사에는 약 24,000파운드(11t)의 식량이 필요하며, 대부분은 [75]1인분에 약 1.5파운드(0.68kg)의 미리 조리된 탈수식 식사의 형태로 필요할 것으로 추정한다.냉동 시스템이 없을 것이기 때문에 신선한 농산물은 비행 초기에만 구할 수 있을 것이다.물의 상대적으로 무거운 무게가 한계이기 때문에 국제우주정거장(ISS)에서는 1인당 하루 11리터(2.9 미국 갤런)로 물의 사용이 제한되는데, 이는 평균적인 미국인들의 132리터(35 미국 갤런)[75]와 비교된다.

ISS '베지 식물 성장 시스템'과 레드 로메인 상추

재공급에 관해서는 스토리지를 보다 효율적으로 만들기 위해 재활용, 재사용 및 생산 노력을 기울이고 있습니다.연료전지 [75]내 수소와 산소의 화학반응을 통해 물을 생산할 수 있으며, 채소를 미세중력으로 재배하는 시도와 방법이 개발되고 있으며 앞으로도 연구될 예정이다.상추는 이미 ISS의 '채소 재배 시스템'에서 성공적으로 성장해 왔으며, 수분 공급, [76]긴 생육 기간, 효율적인 베개 심기 등의 요인으로 인해 대규모 재배가 아직 실용적이지 않지만 우주 비행사들이 소비해 왔다.

인공지능과 로봇우주선 개발

우주 임무를 위해 고도의 자동화 시스템을 사용하는 아이디어는 전 세계 우주 기관들에게 바람직한 목표가 되었다.이러한 시스템은 저비용, 저인간의 감시, 그리고 보통 인간 통제관과의 긴 통신에 의해 제한되는 더 깊은 공간에서의 탐색 능력 등의 이점을 가져온다고 믿어진다.자율성은 미래의 태양계 탐사를 위한 핵심 기술이 될 것이며, 그곳에서 로봇 우주선은 종종 인간 통제관과 통신이 두절될 것이다.

자율 시스템

자율성은 다음 3가지 요건에 의해 정의됩니다.

  1. 세계로부터 무엇을 감지했는지와 현재 상태에 대한 정보를 바탕으로 스스로 결정을 내리고 실행하는 능력.
  2. 주어진 목표를 취해야 할 조치 목록으로 해석할 수 있는 능력입니다.
  3. 유연하게 실패하는 능력, 즉 시스템 및 주변 상황에 따라 지속적으로 행동을 변경할 수 있습니다.

현재 [77]AI를 이용한 우주탐사와 우주선 개발을 추진하는 프로젝트가 많다.

NASA의 자율 과학 실험

NASA는 2000년 11월 21일 발사된 밀레니엄 프로그램의 첫 인공위성 EO-1에 대한 자율 과학 실험을 시작했다.이러한 위성의 자율성은 온보드 과학 분석, 재계획, 강력한 실행 및 모델 기반 진단이 가능합니다.EO-1에 의해 취득된 이미지는 변화나 흥미로운 이벤트가 발생했을 때 온보드 및 다운링크 방식으로 분석됩니다.ASE 소프트웨어는 성공적으로 10,000개 이상의 과학 이미지를 제공했습니다.이 실험은 나사가 우주 탐사의 미래에 영향을 미치기 위해 인공지능을 위해 고안한 많은 실험의 시작이었다.

인공지능 비행 어드바이저

NASA의 목표는 조종사 훈련이 다루지 않거나 비행 중 조종사의 생각만으로 도움이 되는 상황에서 실시간으로 전문가 조언을 제공함으로써 조종사를 도울 수 있는 시스템을 개발하는 것이다.IBM Watson 인지 컴퓨팅 시스템을 기반으로 AI 비행 어드바이저는 항공기 매뉴얼, 사고 보고서 및 근접 보고와 같은 관련 정보의 대용량 데이터베이스에서 데이터를 가져와 조종사에게 조언을 제공합니다.미래에, 나사는 이 기술을 우주 탐사에 사용될 수 있는 완전 자율 시스템을 만들기 위해 구현하기를 원한다.이 경우 인지시스템이 기초가 되어 예기치 않은 [78]상황에서도 자율시스템이 미션의 거취를 완전히 결정한다.그러나 이를 위해서는 아직 많은 지원 기술이 필요합니다.

미래에, 나사는 이 기술을 지구상의 비행뿐만 아니라 미래의 우주 탐험에도 사용할 수 있기를 희망하고 있다.본질적으로, NASA는 이 AI 비행 어드바이저를 장거리 응용 프로그램에 맞게 수정할 계획이다.현재의 테크놀로지 이외에, 우주에서의 예기치 않은 문제에 근거해 적절한 일련의 행동을 결정할 수 있는 인지 컴퓨팅 시스템이 추가될 것입니다.그러나 이를 실현하기 위해서는 아직 많은 지원 기술이 강화되어야 한다.

충돌 회피용 스테레오 비전

이 프로젝트를 위해 NASA의 목표는 우주 시스템에서 충돌 회피를 위한 스테레오 비전을 구현하여 비행 환경에서 자율적인 운영을 지원하는 것입니다.이 기술은 운영체제 내에서 동일한 시야를 가진 두 대의 카메라를 사용하지만 이를 합치면 쌍안경 이미지를 주는 광범위한 데이터를 제공한다.듀오 카메라 시스템 때문에, NASA의 연구는 이 기술이 시골과 황야의 비행 환경에서 위험을 탐지할 수 있다는 것을 보여준다.이 프로젝트 때문에 NASA는 완전히 자율적인 UAV 개발에 큰 기여를 했다. 현재 스테레오 비전은 스테레오 비전 시스템을 구축하고, 비전 데이터를 처리하며, 시스템이 제대로 작동하는지 확인하고, 마지막으로 방해물체와 지형의 범위를 파악하는 테스트를 수행할 수 있다.미래에, 나사는 이 기술이 충돌을 피할 수 있는 길을 결정할 수 있기를 희망한다.이 기술의 단기 목표는 포인트 클라우드에서 정보를 추출하여 이 정보를 과거 지도 데이터에 배치할 수 있는 것입니다.이 지도를 사용하여 이 기술은 지도 데이터에 없는 스테레오 데이터의 장애물과 특징을 추정할 수 있습니다.이것은 인간이 움직이는 우주선을 [79]손상시킬 수 있는 움직이는 물체를 볼 수 없는 우주 탐험의 미래에 도움이 될 것이다.

AI의 이점

자율 테크놀로지는 사전에 정해진 액션을 넘어서는 퍼포먼스를 할 수 있습니다.그들은 그들 주위에서 일어날 수 있는 모든 상태와 사건들을 분석하고 안전한 대응을 할 것이다.또한 이러한 기술을 통해 발사 비용과 지상 개입을 줄일 수 있습니다.퍼포먼스도 향상됩니다.오토노미는 예기치 않은 사건을 만났을 때, 특히 지구로 돌아가는 통신이 너무 오래 걸리는 심우주 탐험에서 빠르게 대응할 수 있을 것이다.우주 탐사는 우연히 발명과 혁신을 개발하는 것뿐만 아니라 우리 우주에 대한 지식을 우리에게 제공할 수 있다.화성이나 더 먼 곳을 여행하는 것은 지구에서 응용할 수 있는 의학, 건강,[77] 장수, 교통, 통신 분야의 발전을 촉진할 수 있다.

로봇 우주선 개발

에너지

태양 전지판

우주선 개발의 변화는 미래 시스템에 대한 증가하는 에너지 수요를 설명해야 할 것이다.태양계의 중심을 향해 가는 우주선은 태양 전지판을 둘러싼 풍부한 태양 에너지를 이용할 수 있는 향상된 기술을 포함할 것이다.향후의 태양광 패널 개발은,[80] 보다 경량이면서 보다 효율적으로 동작하는 것을 목표로 하고 있다.

방사성 동위원소 열전 발전기

방사성 동위원소 열전 발전기(RTEG 또는 RTG)는 가동 부품이 없는 고체 소자입니다.그것들은 플루토늄과 같은 원소의 방사성 붕괴로 열을 발생시키며, 일반적으로 30년 이상의 수명을 가지고 있다.미래에는 우주선의 원자 에너지원이 [81]현재보다 가볍고 더 오래 지속될 것이다.태양 전지판은 태양 전지판으로 상당한 양의 전력을 생산하는 것이 실용적이지 않을 것이라는 것을 의미하며, 태양계 외측 태양계 임무에 특히 유용할 수 있다.

민간부문과 우주사업화

나사는 계속해서 깊은 우주 능력이나 인간의 생명 유지 시스템 개선과 같은 우주 탐험과 관련된 더 어려운 문제들을 해결하는 데 초점을 맞추고 있다.이와 함께, NASA는 [82]우주에서의 인간의 생활 환경을 개선하는 데 도움이 되는 혁신을 개발하려는 희망으로 민간 우주 산업에 우주 상업화에 도전했다.민간에서의 우주 상용화는 비행 비용 절감과 우주에서의 인간 생명을 유지하는 새로운 방법 개발로 이어질 것이며, 관광객들에게 향후 지구 저궤도 여행을 경험할 기회를 제공할 것이다.

공간 상용화에 대한 제한

여행자로서 지구 저궤도를 경험하는 것은 인간이 비행하거나 우주에서 시간을 보낼 수 있는 숙소를 필요로 한다.이러한 조정에서는, 다음의 문제를 해결할 필요가 있습니다.

1.미소 중력에서 사는 것의 생리적 영향은 몸의 화학에 영향을 미치고 방향감각에서 멀미와 같은 증상을 일으킬 것이다.우주에서의 시간으로부터의 장기적인 점진적인 영향은 몸 전체의 광물질의 흐름을 제한하는 중력의 희박한 환경으로부터의 뼈 위축을 포함합니다.

2.다가오는 서식지는 로켓 시스템으로 효과적으로 이동하도록 설계되어 있는데, 이것은 이러한 서식지가 좁고 제한적이라는 것을 의미하며 폐쇄공포증과 같은 행동에서 생리적 변화를 일으킨다.

3.지구 궤도에 존재하면 태양으로부터 방출되는 유해 방사선을 흡수하는 오존층의 보호가 제거됩니다.지구 궤도에 사는 것은 지구에 [83]사는 사람보다 10배나 더 많은 방사선에 노출된다.이러한 방사선 효과는 피부암과 같은 증상을 일으킬 수 있다.

기업의 사업화 진전

공간의 상업화

스페이스X

주요 기사: SpaceX

2017년 엘론 머스크는 한 도시에서 다른 도시로 한 시간 안에 인간을 운반하는 로켓 여행의 개발을 발표했다.Elon은 재사용 가능한 로켓 추진력을 통해 SpaceX에 도전하여 승객을 궤도 [2]이하의 궤도로 목적지까지 전송했습니다.

버진 갤럭틱

주요 기사:버진 갤럭틱

Virgin Galactic과 CEO인 Sir Richard Branson은 항공기 추진기를 통해 비행기에 도달할 수 있는 또 다른 방법을 개발하고 있다.'우주선 2호'라는 이름의 이 비행기는 화이트나이트 투로 알려진 우주선을 탑재하고 로켓이 분리되어 지구 [84]대기권 밖으로 기어오르기 시작하는 순항 고도까지 운반하는 복엽기이다.목표는 민간 우주 비행에 이 방법을 사용하여 극미중력을 경험하고 얼마간 지구를 관찰한 후 집으로 돌아가는 것이다.실제 상용 출시에 약간의 차질이 있었지만, 첫 승무원 출시는 2019년 [85]2월에 이루어졌다.

블루 오리진

주요 기사:블루 오리진

뉴셰퍼드

블루 오리진 웹사이트는 궤도로 페이로드를 보내는 작은 발사체를 강조하고 있다.목표는 인간을 [86]우주로 보내려는 미래의 의도로 궤도에 더 작은 탑재체들을 보내는 비용을 줄이는 것이다.첫 번째 단계는 재사용 가능하며 두 번째 단계는 소모품입니다.최대 적재물 치수는 약 530입방피트가 될 것으로 예상되며 카르만 선을 통과할 수 있습니다.

뉴 글렌

뉴 셰퍼드의 더 큰 변형인 블루 오리진은 우주로 재사용할 수 있는 95미터 높이의 로켓을 개발함으로써 그들의 탑재 능력을 증가시키려 한다.그것의 탑재체는 인공위성이거나 우주비행사 훈련 없이 인간이 우주를 볼 수 있는 기회를 제공할 것으로 예상된다.블루 오리진은 로켓이 25회 우주 비행을 지속할 수 있어 비용을 절감하고 상용화 여행 가능성을 높일 수 있다는 것을 의도하고 있다.

블루문

블루 오리진의 달 착륙선은 화물과 승무원 모두를 달 [87]표면에 보낼 수 있는 유연한 착륙선으로 설계되었다.이 서식지는 주변의 달 표면을 발굴하고 정찰하기 위해 생명 유지 시스템과 달 탐사선 같은 필수품을 제공함으로써 인간의 지속적인 존재를 제공할 것이다.이 프로젝트에 대한 추가적인 개발에는 블루문 달 착륙선을 탈착하기 위한 분리 가능한 거주 공간인 인간 착륙 시스템이 포함됩니다.

Bigelow 항공우주 확장 활동 모듈

주요 기사: Bigelow Aerospace

Robert Bigelow가 설립한 Bigelow Aerospace Corporation은 라스베이거스에 본사를 두고 있습니다.인간을 수용할 수 있는 우주건축의 구축과 우주생활에 적합한 생활환경의 조성을 중시하는 연구개발 기업.이 회사는 Genesis I과 II로 알려진 두 개의 서브세일 우주선을 저궤도에 보내고 BEAM (Bigelow [88]Expandable Activity Module)으로 알려진 모듈을 국제우주정거장에 보냈다.BEAM 모듈은 길이가 14피트인 것으로 측정되며 운반하기 쉽도록 팽창 또는 감압할 수 있습니다.비글로우 에어로스페이스는 관광객과 방문객을 보내기 위해 국제우주정거장으로부터 독립된 모듈을 개발하기 위해 노력하고 있다.

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