가간야안

Gaganyaan
가간야안
Gaganyan 크루 모듈 렌더링
제조사
원산지India 인도
교환입니다.ISRO
적용들크루드 오비탈 차량
사양
우주선 종류크루드
발사질량8,200kg (18,100lb) (includes 서비스 모듈)
건질량3,735 kg (8,234 lb)[2]
승무원 정원3[3]
치수지름: 3.5m (11ft)[4]
높이: 3.58m (11.7ft)[4]
용량8m3(280컷)[5]
광전지 배열
정권지구 저궤도
디자인수명7일
생산.
상황개발중

가간야안(Gaganyan)은 인도승무원이 탑승한 궤도 우주선으로, 인도 우주 비행 계획의 형성 우주선입니다. 우주선은 3명이 탈 수 있도록 설계되고 있으며, 업그레이드된 버전에는 랑데부와 도킹 기능이 탑재될 예정입니다. 인도우주연구기구(ISRO)의 5.3미터톤 캡슐은 2~3명의 승무원을 태우고 최대 7일 동안 고도 400km에서 지구 궤도를 돌게 됩니다. 첫 번째 승무원 임무는 원래 2021년 12월 ISRO의 LVM3 로켓에서 발사될 계획이었습니다.[6][7] 2023년 10월 기준으로 2025년까지 출시될 예정입니다.[8]

HAL(Hindustan Aeronautics Limited)이 제작한 승무원 모듈은 2014년 12월 18일 첫 무인 실험 비행을 했습니다.[9] 2019년 5월 현재 승무원 모듈 설계가 완료되었습니다.[10] 국방연구개발기구(DRDO)는 우주 등급의 식량, 승무원 의료, 방사선 측정 및 보호, 승무원 모듈의 안전한 복구를 위한 낙하산, 화재 진압 시스템과 같은 중요한 인간 중심 시스템 및 기술에 대한 지원을 제공할 것입니다.[11]

2020년 6월 11일 인도의 COVID-19 팬데믹으로 인해 최초의 무인 개간얀 발사가 지연될 것이라고 발표했습니다.[12] 승무원 발사의 전체 일정은 영향을 받지 않을 것으로 예상되었습니다.[13] ISRO 회장 S. Somanath는 2022년에 안전 문제로 인해 빠르면 2024년까지 첫 번째 승무원 임무가 수행되지 않을 것이라고 발표했습니다.[14]

Gaganyan Mission은 S S Somnath 회장과 S 회장과 함께 전 인간 우주 비행 프로그램 국장인 V. R. Lalithambika가 이끌 것입니다. 비크람 사라바이 우주센터 소장 우니크리쉬난 나이르.[15][16] 임티아즈 알리 칸(Imtiaz Ali Khan)은 V.R. 랄리탐비카(V. R. Lalithambika)를 대신하여 인간 우주 비행 프로그램 국장으로 임명되었습니다.[17][18]

배경

1984년 소유스 T-11 임무에 관한 소련 우편 블록

1984년 라케시 샤르마는 1984년 4월 3일 카자흐스탄 소비에트 사회주의 공화국바이코누르 우주기지에서 발사된 소련의 로켓 소유즈 T-11에 탑승하여 ISRO소련의 공동 우주 프로그램을 통해 우주에 진출한 최초의 인도 태생 시민이 되었습니다. 샤르마를 포함한 우주비행사들을 태운 소유스 T-11 우주선은 우주선의 지휘관인 유리 말리셰프와 비행 엔지니어인 겐나디 스트레칼로프로 구성된 3명의 소련-인도 국제 승무원들을 정박시켜 살류트 7 궤도 정거장으로 이송했습니다. 샤르마는 살류트 7호를 타고 7일 21시간 40분을 보냈습니다. 그는 인도에 초점을 맞춘 지구 관측 프로그램을 진행했습니다. 그는 또한 실리콘 융착 테스트를 포함한 생명 과학 및 재료 가공 실험을 했습니다.[19] 기념으로 인도와 소련 정부에 의해 특별 우표와 첫날 표지가 공개되었습니다.[20]

프로그램이력

Gaganyan의 예비 연구 및 기술 개발은 2006년에 "Orbital Vehicle"이라는 총칭으로 시작되었습니다. 우주에서 약 1주일 정도의 내구성과 우주인 2명의 수용 능력, 그리고 재진입 후 스플래시다운 착륙으로 간단한 캡슐을 설계한다는 계획이었습니다. 이 프로젝트는 2007년에 의뢰되었으며 2024년까지 완료될 것으로 예상되며 예산은 ₹ 10,000크로어 정도입니다. 이 디자인은 2008년 3월까지 완성되었으며, 자금 지원을 위해 인도 정부에 제출되었습니다. 인도 인간 우주 비행 프로그램에 대한 정부의 자금 지원은 2009년 2월에 승인되었지만 [22]제한된 개발 자금 때문에 부족했습니다.[22] 처음에는 궤도선의 첫 무인 비행을 2013년으로 제안했다가 [23]2016년으로 수정했습니다.[24] 그러나 2012년 4월 자금 문제로 인해 프로젝트의 미래가 심각하게 의심받는 것으로 알려졌습니다.[25] 그리고 2013년 8월, 인도의 모든 승무원 우주 비행 노력이 "ISRO의 우선 순위 목록에서 제외"로 지정되었다고 발표했습니다.[26] 2014년 초까지 이 프로젝트는 재검토되었으며 2014년 2월에 발표된 상당한 예산 증가의 주요 수혜자 중 하나였습니다.[27] ISRO는 2007년 1월 발사되어 회수된 550kg 규모의 우주 캡슐 회수 실험(SRE)으로 수행한 테스트를 바탕으로 가가냐안 궤도 차량을 개발하고 있습니다.[28][29]

인도 인간 우주 비행 프로그램의 최근 추진은 2017년에 이루어졌으며,[30] 나렌드라 모디(Narendra Modi) 총리가 2018년 독립기념일 대국민 연설에서 수락하고 공식적으로 발표했습니다.[31] 현재 디자인은 3명의 승무원이 필요합니다.[3] ISRO는 가간야안 임무 기간 동안 미세중력과 관련된 생물학 실험 4건과 물리과학 실험 2건을 수행할 예정입니다.[32] ISRO는 Gaganyan 임무에서 히드라진을 녹색 추진제로 대체할 계획입니다. 액체 추진 시스템 센터(LPSC)는 이미 HAN(Hydroxyl ammonium nitrate), 질산암모늄, 메탄올로 구성된 단일 추진제 혼합 제형을 연구하고 있습니다.[33][34]

2018년 Gaganyanan이 연합 내각의 승인을 받을 때까지 많은 기본 기술이 ISRO에 의해 실현되었습니다. 승인을 받은 후, 그들 중 많은 사람들이 신뢰성이 인간의 우주 비행에 필요한 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 인간 등급을 받았습니다. ISRO는 2014년 승무원 모듈 대기권 재진입 실험(CARE)과 2007년 우주 캡슐 회수 실험(SRE)을 수행한 바 있습니다. 궤도를 돌던 위성이 635km 상공에서 하강한 뒤 2007년 벵골만으로 튀었습니다. 모듈 프로토타입은 2014년 LVM3에 탑재되어 출시되었습니다. 지상 126km 지점에서 부서져 역행 추진기를 이용해 80km를 내려간 뒤 낙하산을 타고 벵골만에 착륙했습니다. SRE와 CARE는 모듈의 열 차폐, 제동 시스템, 낙하산, 부상 장치, 회수 방법 및 분리 메커니즘을 동시에 테스트했습니다.[35] 2007 SRE 임무의 연장선상에 있는 우주 캡슐 복구 실험 II(SRE-2)는 과도한 지연으로 인해 2018년에 취소되었습니다.[36][37]

ISRO는 2021년 10월 기준 Gaganyaan을 대상으로 진행할 5개의 과학 실험을 선정했습니다. 탑재체는 인도 우주 과학 기술 연구소(IIST), 농업 과학 대학, 다르와드(UASD), 타타 기초 연구소(TIFR), IIT 파트나(Patna), 인도 화학 기술 연구소(IICT) 및 자와할랄 네루 고등 과학 연구 센터(JNCASR)가 개발할 예정입니다. 5개 중 2개는 IIST, UASD, TIFR에서 진행할 생물학적 실험으로 초파리 멜라노가스터에서 신장 결석 형성 및 Sirtuin 1 유전자 마커 효과를 포함할 예정입니다. IIT Patna는 매우 높은유속을 처리할 수 있는 히트 싱크에 대한 실험을 수행하고, IICT는 결정화 현상을 연구하며, JNCASR은 유체 혼합 특성을 조사할 예정입니다.[38]

자금 및 인프라

승무원 우주선은 7년 동안 ₹ 12,400크로어(17억 7,000만 달러)를 필요로 하며, 여기에는 제11차 5개년 계획(2007-2012) 동안 승무원 우주선의 초기 작업을 위한 ₹ 5,000크로어(0.7억 달러)가 포함되며, 이 중 정부는 2007-2008년에 ₹ 50크로어(700만 달러)를 공개했습니다. 2018년 12월, 정부는 2021년까지 3명의 우주 비행사의 7일간의 승무원 비행을 위한 추가 ₹ 10,000 크로어(미화 15억 달러)를 승인했습니다.

Satish Dhawan Space Centre (SDSC)의 Madhavan Chandradathan 소장은 ISRO가 방갈로르우주 비행사 훈련 시설을 설치해야 할 것이라고 말했습니다. 새로 설립된 인간 우주 비행 센터(HSFC)는 IHSF 활동을 조정할 것입니다.[41] 기존 발사 시설은 인도 인간 우주 비행 프로젝트에 따라 발사를 위해 업그레이드됩니다.[42][43] 발사 탈출 시스템에 필요한 추가 시설이 있습니다.[40] 러시아는 우주비행사 훈련을 제공할 가능성이 높습니다.[44] 2009년 봄, 가간야안의 승무원 캡슐의 본격적인 모형이 제작되어 우주인 훈련을 위해 사티시 다완 우주센터에 전달되었습니다.[45]

인도는 이미 재진입 우주 캡슐, 패드 중단 테스트, 로켓 고장 시 안전한 승무원 배출 메커니즘, 국방 생명공학 전자의학 연구소(DEBEL)가 개발한 비행복, 강력한 GSLV-MkIII 발사체 등 여러 건물 블록을 성공적으로 개발하고 테스트했습니다.[46] 2018년 8월 15일 나렌드라 모디(Narendra Modi) 총리가 인도 인간 우주 비행 프로그램을 승인하고 공식 발표했습니다.[47] Gaganyanan은 이 프로그램에 따라 첫 번째 승무원 우주선이 될 것입니다.[48]

ISRO의 인간우주비행센터와 러시아 국영기업 로스코스모스의 자회사인 글라브코스모스는 2019년 7월 1일 인도 우주비행사 선발, 지원, 건강검진 및 우주훈련 협력을 위한 협약을 체결했습니다.[49] 조정을 위해 모스크바에 ISRO 기술연락부(ITLU)를 설치하는 것이 승인되었습니다.[50][51] Glavkosmos는 또한 인도 우주 비행사들을 위한 맞춤형 IVA 비행복을 제조하기 위해 NPP Zbesda와 계약을 맺었습니다.[52][53][54] ISRO는 코코스(킬링) 제도에 개간야안 임무를 위한 지상국을 개발할 계획이며, 호주 우주국과 간략한 논의를 거쳐 2021년 현재 코코스(킬링) 제도에 ISRO가 임시로 임무를 위한 지상국을 설치했습니다.[33]

묘사

승무원 모듈

Crew Module Mockup(CMRM)을 사용한 복구 시운전
SCM(Simulated Crew Module) 구조물 어셈블리

Gaganyan 승무원 모듈은 3명의 승무원을 태우고 궤도를 돌고 최대 7일의 임무 기간 후 지구로 안전하게 돌아올 수 있도록 설계된 완전 자율형 5.3t(12,000lb) 우주선입니다.[1] 크루 모듈에는 이중화를 위한 두 개의 낙하산이 장착되어 있으며, 안전한 스플래시 다운을 위한 충분한 하나의 낙하산이 있습니다. 낙하산은 스플래시 다운 시 승무원 모듈의 속도를 216m/s(480mph) 이상에서 11m/s(25mph) 미만으로 감소시킵니다.[55]

우주 캡슐에는 생명 유지 장치와 환경 제어 시스템이 있습니다. 비상 임무 중단 기능과 1단계 또는 2단계 로켓 스테이지 연소 시 활성화할 수 있는 승무원 탈출 시스템(CES)이 장착될 예정입니다.[56] 궤도 차량의 원래 버전의 코는 도킹 메커니즘을 위해 자유로웠지만 주요 진입은 분명히 폭발 볼트로 고정된 측면 해치를 통해 이루어졌습니다.[57] 2022년 12월 7일, 더 힌두는 승무원 모듈이 생산 단계에 들어갔다고 보도했습니다.[58]

다른 나라들로부터 환경통제 및 생명지원 시스템(ECLSS)을 얻기 위한 성과 없는 시도에 이어, ISRO는 개간야안 임무를 위해 그것을 자체적으로 개발할 것이라고 선언했습니다. 소마나트 ISRO 회장에 따르면 ISRO는 ECLSS를 생산한 경험이 없지만 기술을 공유할 수 있는 외국 파트너가 없어 국가 연구소와 국내 업계에 기술 개발을 촉구할 수밖에 없었습니다.[59] Kineco Kaman Composites는 2023년 12월 23일 Gaganyan을 위한 첫 번째 궤도 모듈 어댑터 어셈블리(OMA)를 제공했습니다. OMA는 직경 4미터의 원뿔형 구조로 탄소섬유 강화 고분자로 구성되어 있습니다. 장비 베이 슈라우드 및 승무원 탈출 모듈과 결합되어 있습니다.[60] 힌두스탄타임스는 2024년 1월 12일 첫 임무를 위해 승무원 안전을 다시 확인하기 위해 인도 우주비행사들이 비크람 사라바이 우주센터가 만든 국산 IVA(Intra Vehicle Activity) 슈트 대신 러시아제 우주복을 입을 것으로 예상된다고 보도했습니다.[61]

서비스 모듈

2.9t(6,400lb)[1] 서비스 모듈은 액체 추진제 엔진으로 구동됩니다. 크루 모듈은 서비스 모듈과 결합되며, 이 모듈들은 함께 8.2t(18,000lb)의 궤도 모듈을 구성합니다.[1]

서비스 모듈 추진 시스템(SMPS)은 궤도 상승 기동을 수행하여 Gaganyanan이 낮은 지구 궤도(LEO)에서 400km에 도달한 후 대기권 재진입 시까지 궤도 연소 중 도킹 상태를 유지합니다. MON-3모노메틸히드라진으로 구성된 통일된 2추진 시스템을 산화제와 연료로 사용하며, 440N(99lbf) 추력을 가진 ISRO의 액체 아포지 모터에서 파생된 5개의 주요 엔진과 16개의 100N 반응 제어 시스템(RCS) 추력을 갖춘 16개의 엔진을 갖추고 있습니다.

개발 및 테스트

저고도 탈출용 모터의 정적 시험

ISRO는 2022년 8월 11일 승무원 탈출 시스템용 LEM(Low Altitude Escape Motor) 시험 발사를 성공적으로 완료했습니다. LEM은 5.98초(공칭)의 연소 시간으로 최대 해수면 추력 842kN(공칭)을 발생시키는 4개의 역방향 흐름 노즐이 있는 고체 로켓 모터로 구성되어 있습니다. LEM의 노즐 끝은 승무원 모듈에 배기 플룸이 충돌하는 것을 방지하기 위해 발사 차량의 앞쪽 끝에 장착됩니다. 이것이 고체 로켓 모터에 역류 다중 노즐이 있는 이유입니다. 역류 노즐은 노즐 영역에서 배기 가스를 반대 방향으로 흐르게 합니다.[62][63]

이 시험의 목적은 탄도 파라미터를 확인하고 모터 서브시스템 성능을 검증(및 설계 마진을 확인)하고, 특히 노즐 라이너의 열 성능을 평가하여 절제 특성을 확인하고, 모든 인터페이스의 무결성을 검증하는 것이었습니다. 헤드 엔드 장착 안전 암(HMSA) 기반 점화 시스템 성능을 평가하고, 정렬 불량 및 유동 변동으로 인한 측면 추력 및 유동 반전을 포함한 기타 기능 매개 변수를 평가합니다.[64]

서비스 모듈 추진 시스템 시연

2021년 8월 28일 ISRO는 가간야안 우주선에 탑재될 SMPS(Service Module Propulsion System)의 시스템 실증 모델(SDM)을 성공적으로 시험했습니다.[65] 서비스 모듈은 액체 추진 시스템 센터(LPSC)에서 설계 및 개발합니다.[66]

서비스 모듈 - 2023년 7월 19일 ISRO 추진 단지에서 실시한 시스템 데모 모델 핫 테스트에서 모든 구성 요소 및 시스템의 고장 없는 작동을 성공적으로 확인했습니다.

ISRO 추진단지(IPRC)에서는 450초간 시스템 실증 모델이 발사됐습니다. 성능은 테스트 전 예측 모델을 충족했습니다. 서비스 모듈의 추진 시스템은 단일 바이프로판트 시스템으로 반응 제어 시스템(RCS)용 100 뉴턴 추력기 16개와 기본 440 뉴턴 추력 엔진 5개로 구성되며, 각각 모노메틸히드라진(MMH)과 질소 혼합 산화물(MON-3)을 연료와 산화제로 사용합니다. 또한 IPRC는 Service Module Propulsion System을 테스트하기 위한 새로운 설비를 구축하고 있습니다. 시스템 시연을 위한 테스트 모델은 지상에서 추진 시스템을 검증하기 위해 100뉴턴 추력기 8대와 440뉴턴 엔진 5대만 사용했습니다.[67][68]

ISRO는 2023년 7월 19일 Gaganyan Service Module Propulsion System 테스트를 성공적으로 완료했습니다.[69] ISRO는 1단계 테스트 시리즈의 일부로 총 2,750초 동안 5번의 핫 테스트를 수행했습니다. 1단계에서는 100대의 뉴튼 RCS 추진기 8대와 440대의 뉴튼 액체 아포지 모터(LAM) 엔진 5대가 사용되었습니다. 이 시스템의 핫 테스트는 비행 자격을 갖춘 추진기, 헬륨 가압 시스템, 추진제 탱크 공급 시스템 및 제어 구성 요소의 작동을 복제했습니다. 250초 동안 진행된 테스트 동안 RCS 추진기와 LAM 엔진이 지속적으로 사용되었습니다. Gaganyan 임무의 상승 단계 동안 RCS 추진기는 정확한 자세 교정을 보장하고 LAM 엔진은 기본 추진력을 제공합니다.[70]

SMPS는 궤도 모듈의 상승 단계에서 필요한 경우 궤도 주입, 원형화 연소, 궤도 내 제어, 디부스트 조작 및 서비스 모듈 기반 중단을 수행합니다.[71]

서비스 모듈 - 궤도 모듈이 최종 궤도에 도달하기 위한 원형화 연소 RCS 추력기는 펄스 모드이고 LAM 엔진은 지속적으로 작동합니다.

2023년 7월 20일, SMPS의 최종 구성에서 100뉴턴 추력의 RCS 추력 16기와 440뉴턴 추력의 LAM 엔진 5기가 사용된 핫 테스트가 수행되었습니다. SMPS의 유체 회로를 모사한 핫 테스트에는 추진제 탱크 공급 시스템, 헬륨 가압 시스템, 비행 자격 추력기 및 제어 부품이 모두 포함되었습니다. SMPS의 결합 성능은 Phase-2 테스트 시리즈의 첫 번째 핫 테스트에서 선보였습니다.[72] 또한 각각의 440 뉴턴 추력 엔진은 인간 등급 인증을 획득하기 위해 다양한 매개 변수를 포함하는 더 긴 시간 동안 개별적으로 테스트됩니다. ISRO는 명목상의 임무 시나리오와 명목상의 임무 시나리오를 모두 입증하기 위해 5개의 추가 테스트 일정을 잡았습니다.[73][74]

2023년 7월 26일, ISRO는 SMPS에 대한 두 번의 핫 테스트를 성공적으로 수행했습니다. 추력기는 연속 모드와 펄스 모드 모두에서 임무 프로파일과 함께 실행되었습니다. 723.60초 동안 진행된 첫 번째 핫 테스트는 궤도 모듈에 연료를 주입하고 교정을 위해 100개의 뉴턴 추력기와 LAM 엔진을 태우는 방법을 보여주기 위한 것이었습니다. 작동하지 않는 엔진을 식별하고 격리하기 위해서는 교정 연소가 필수적이었습니다. RCS 추진기와 LAM 엔진은 예상대로 작동했습니다. 350초 동안 진행된 두 번째 핫 테스트의 목표는 궤도 모듈이 어떻게 원형을 만들어 최종 궤도에 도달하는지 보여주는 것이었습니다. RCS 추력기는 이 테스트를 통해 펄스 모드로 작동하는 반면 LAM 엔진은 지속적으로 작동했습니다.[75][76]

통합 주낙하산 에어드롭 시험

낙하산 감속 시스템을 위한 주낙하산 에어드롭 통합시험

2022년 11월 18일, 비크람 사라바이 우주센터(VSSC)는 인도 공군에 의해 실제 승무원 모듈 질량에 해당하는 5톤 더미 질량을 2.5km 고도로 끌어올려 일류신 Il-76에서 투하하는 낙하산 감속 시스템(PDS)의 통합 주 낙하산 에어드롭 테스트(IMAT)를 실시했습니다. 두 개의 작은 파이로 기반 박격포를 배치한 파일럿 낙하산이 주요 낙하산을 빼냈습니다. 주 낙하산의 크기는 처음에는 개방 충격을 줄이기 위해 더 작은 면적으로 제한되었습니다. 7초 후, 파이로 기반 암초 라인 절단기는 제한 라인을 절단하여 낙하산이 완전히 팽창할 수 있도록 합니다. 완전히 팽창된 메인 낙하산은 탑재 속도를 안전한 착륙 속도로 낮췄습니다. 전체 시퀀스는 약 2-3분 동안 지속되었습니다.[77][78]

낙하산 감속 시스템은 ISRO와 DRDO가 공동으로 개발했습니다. VSSC는 시스템 설계, 낙하산 전개를 위한 해석 시뮬레이션, 낙하산 사출을 위한 무장 장치 개발, 기계 조립, 계측 및 항전 등을 수행했습니다. 총 5개의 공기 강하 테스트(10개의 낙하산 중)가 자격 과정의 일부로 계획되어 있습니다.[79][80]

드로그 낙하산 전개 테스트

레일 트랙 로켓 썰매 시설에서의 드로그 낙하산 전개 시험

2023년 8월 8일 ISRO는 비크람 사라바이 우주센터가 항공 배달 연구 개발 기관(ADRDE)과 공동으로 언론에 이 사실을 알렸습니다. 국방연구개발기구 산하 연구소는 2023년 8월 8일부터 8월 10일까지 찬디가르 터미널 탄도연구소(TBRL)의 레일 트랙 로켓 썰매 시설에서 일련의 드로그 낙하산 배치 테스트를 성공적으로 수행했습니다. 이 테스트의 일환으로 승무원 모듈을 안정화하고 재진입 시 속도를 안전한 수준으로 낮추는 데 필수적인 드로그 낙하산이 배치되었습니다. 박격포라고 불리는 폭약 장치는 명령에 따라 낙하산을 공중으로 발사하기 위해 개발되었습니다. 직경 5.8미터의 이 원뿔 리본형 낙하산은 캐노피 면적을 줄이고 개방 응력을 줄여 제어되고 부드러운 하강을 제공하는 단일 단계 리핑 시스템을 사용합니다.[81]

드로그 낙하산의 기능성과 신뢰성을 종합적으로 평가하기 위해 세 차례의 종합적인 테스트를 통해 다양한 실제 조건을 재현했습니다. 최대 암초 중량을 복제한 첫 번째 테스트는 인도에서 처음으로 박격포가 배치된 낙하산을 타고 암초를 만드는 것을 도입했습니다. 두 번째 테스트는 최대 리프리 부하를 재현했고, 세 번째 테스트는 크루 모듈이 임무 수행 중 겪을 수 있는 최대 공격 각도를 반영하는 시나리오에서 드로그 낙하산의 배치를 시연했습니다. 이 모든 테스트는 드로그 낙하산의 중요한 자격 이정표 역할을 하여 테스트 차량 중단 미션-1에 통합할 준비가 되어 있음을 확인했습니다.[82]

Rail Track Rocket Sled Facility는 파일럿 및 정점 커버 분리 낙하산의 테스트를 이미 완료했습니다. Gaganyan 승무원 모듈의 감속 시스템을 위해 복잡한 낙하산 시퀀스에 10개의 낙하산이 사용될 것입니다. 이 과정에서 두 개의 정점 커버 분리 낙하산이 먼저 배치되고, 안정성이 달성되면 두 개의 드로그 낙하산이 배치됩니다. 드론 낙하산이 풀리면 임무는 추출 단계에 들어갑니다. 3개의 파일럿 낙하산이 각각 3개의 주요 낙하산을 제거하는데, 이것은 안전한 착륙을 위해 크루 모듈의 속도를 허용 가능한 수준으로 낮추는 데 중요한 단계입니다.[83]

발사 차량

인간 등급 LVM3(HLVM3)의 Maker

우주선의 무인 궤도 비행 시연을 세 번 한 후, 승무원 Gaganyanan은 HLVM3 (인간 등급 버전의 LVM3) 발사대에서 발사될 예정입니다.[84]

LVM3는 Gaganyan 프로젝트로 인간 평가를 받고 있지만, 로켓은 잠재적인 인간 우주 비행 응용 프로그램을 고려하여 설계되었습니다. 상승 단계의 비행 동안 최대 가속도는 승무원의 편안함을 위해 4Gs로 제한되었고, 우주 정거장 세그먼트와 같은 대형 모듈을 수용하기 위해 직경 5m(16ft)의 페이로드 페어링이 사용되었습니다.[85]

또한 낮은 운영 마진, 중복성, 엄격한 자격 요건, 구성 요소 재평가 및 강화를 위해 안전에 중요한 하위 시스템을 신뢰할 수 있도록 여러 가지 변경 사항이 계획되어 있습니다.[86] 항공 전자 기술의 개선 사항으로는 통합 상태 모니터링 시스템(LVHM), 이중 체인 텔레메트리 & 텔레커맨드 프로세서(TTCP) 및 4중 중복 항법 안내 컴퓨터(NGC)가 있습니다. L110 코어 스테이지의 하이 스러스트 비카스 엔진(HTVE)은 62bar 대신 58.5bar의 챔버 압력에서 작동하고 휴먼 등급 S200 부스터(HS200)는 58.8bar 대신 55.5bar의 챔버 압력에서 작동합니다. 세그먼트 조인트에는 각각 3개의 O-링이 있습니다. 전기 기계식 액추에이터와 디지털 스테이지 컨트롤러는 발사체의 모든 단계에 사용될 것입니다.[87][88]

S200 부스터 자격

HS200 부스터의 정적 화재 시험

2020년 11월 17일, 라센 & 투브로(L&T)는 가간야안 발사체 LVM3의 첫 번째 하드웨어(부스터 세그먼트)를 인도했습니다. 부스터 세그먼트가 제조된 곳은 L&T가 소유한 뭄바이의 포와이 항공우주 제조시설입니다. 중요한 부스터 세그먼트는 직경 3.2미터, 길이 8.5미터, 무게 5.5톤입니다.[89]

인간 등급의 S200 솔리드 스트랩 온 부스터, 즉 'HS200'은 Larsen & Toubro와 협력하여 Gaganyan 프로그램을 위해 개발되었습니다.[90] HS200의 첫 번째 정적 사격 시험은 2022년 5월 13일 사티시 다완 우주센터(SDSC)에서 132톤의 고체 추진체를 싣고 135초 동안 진행되었습니다. 테스트를 진행하는 동안 약 700개의 파라미터가 모니터링되었으며 모든 시스템의 성능은 정상이었습니다. 세계에서 두 번째로 큰 기능을 하는 고체 추진제 부스터는 길이 20미터, 직경 3.2미터입니다.

Gaganyan 임무를 수행하는 모든 시스템과 마찬가지로 HS200 부스터도 다양한 시스템의 안전성과 신뢰성을 높이기 위해 여러 기능이 향상되어 설계되었습니다. 향상된 기능에는 더 강력한 점화 및 단열 시스템, 향상된 디지털 제어 전자 장치 및 모터 케이스 조인트에 대한 추가 안전 기능이 포함됩니다. 이 부스터의 제어 시스템은 사용 가능한 가장 강력한 전기 기계 액추에이터 중 하나를 사용하며 많은 중복과 안전 조치가 완벽합니다.S200 솔리드 스트랩 온 부스터의 강화로 챔버 압력이 감소하고 견고성이 향상되었으며 누출 방지 기능이 향상되었으며 마진이 높아졌습니다.[93]

비카스 엔진 자격

ISRO 추진 단지에서 비카스 엔진의 장시간 핫 테스트.

Vikas 엔진 변형은 극지 위성 발사체(PSLV)의 2단계, 부스터 및 2단계 GSLV(Geosynchronous Satellite Launch Vehicle) Mark I 및 II, 그리고 LVM 3의 핵심 단계에 동력을 공급하는 데 사용됩니다.

2021년 7월 14일, ISRO는 Gaganyaan 임무의 엔진 자격 요건의 일환으로 ISRO 추진 단지에서 GSLV Mark III의 핵심 L110 액체 스테이지에 대한 Vikas 엔진의 세 번째 장기 핫 테스트를 수행했습니다. 필요한 모든 성능 매개 변수를 검증하는 데 240초 동안 엔진을 성공적으로 테스트했습니다.[94][95]

2022년 1월 20일, 하이 스러스트 비카스 엔진은 ISRO 추진 단지에서 연료-산화물 혼합 비율 및 챔버 압력에 대한 비공명 작동 조건에서 엔진 견고성을 검증하기 위해 25초 동안 핫 자격 테스트를 성공적으로 수행했습니다.[96]

CE-20 엔진 자격

CE-20 E9 극저온 엔진은 IPRC에서 720초의 핫 테스트를 거쳤습니다.

2022년 1월 12일, ISRO는 IPRC(ISRO Propulsion Complex)에서 720초 동안 CE-20 극저온 엔진에 대한 고온 적격성 시험을 실시했습니다.[97][98] 2022년 10월 28일, CE-20 E11은 IPRC에서 30초 동안 압력실 테스트를 성공적으로 마쳤습니다. Gaganyan 미션을 위한 엔진의 효능을 확인하기 위해 수행되었습니다. 2022년 11월 9일, 지속 시간을 70초로 늘렸습니다. ISRO 소식통에 따르면 테스트 결과는 예상대로였습니다.[99]

2024년 2월 21일, ISRO는 가가냐안용 LVM3 발사체에 장착될 1차 극저온 엔진의 성능이 검증되어 인간 우주 비행 임무에 사용할 수 있도록 승인되었다고 발표했습니다. 시리즈 7번째인 CE-20 극저온 엔진의 진공 테스트는 2024년 2월 14일 마헨드라기리의 고고도 테스트 시설에서 진행되었습니다. CE-20은 이전에 다양한 작동 조건에서 39회의 열탕 테스트를 거쳤으며, 인간 등급의 최소 기준 기간인 6,350초(1시간 45분)와 달리 8,810초(2시간 26분) 동안 지속되었습니다. ISRO에 따르면 첫 가간얀 임무를 위해 지정된 비행 엔진도 합격 테스트를 마쳤습니다. LVM3의 상단에 동력을 공급하는 이 비행 엔진은 442.5초의 충격과 19-22톤의 추력을 가지고 있습니다.[100]

ISRO에 따르면, CE-20 엔진의 지상 자격 시험은 추력, 혼합 비율, 추진제 탱크 압력 등과 관련하여 명목상의 작동 조건에서 수명 실증 시험, 내구성 시험, 성능 평가 등을 거쳤습니다. 가간야안 프로그램에 대한 CE-20 엔진의 지상 인증 테스트가 모두 성공적으로 끝났습니다.[101]

크루

인도 우주인 군단 (2019 배치) (L-R) 나이르, 크리슈난, 프라탑, 슈클라

2024년 2월 27일, 나렌드라 모디(Narendra Modi) 총리는 최초의 네 명의 인도 우주 비행사들의 신원을 공개했습니다: Gp 선장 프라샨트 발라크리쉬난 나이르(Prashanth Balakrishnan Nair), Gp 선장 아지트 크리쉬난(Ajit Krishnan), Gp 선장 앙가드 프라탑(Angad Prathap), Wg Cdr 슈반슈 슈클라(Wg Cdr Shubanshu Shukla). 이 사람들은 인도의 다가오는 ISS 임무 (아마도 Axiom Mission 4)와 인도에서 온 승무원 우주 임무의 일부일 것입니다. 그들은 모두 오랫동안 시험 조종사로 근무했으며 인도 공군(IAF)의 날개 지휘관 또는 그룹 기장입니다.[102][103]

그라운드 유니폼

그라운드 유니폼은 벵갈루루 국립 패션 테크놀로지 연구소(NIFT)의 직원들과 학생들에 의해 개발되었습니다. 전 NIFT 이사 수잔 토마스(Susan Thomas)의 지휘 아래, 라미아 아니스(Lamia Anes), 사마르판 프라단(Samarpan Pradhan), 툴리야 D(Tuliya D) 등 3명의 학생과 요날리 바제이파이(Jonalee Bajpai), 모한 쿠마르 5세(Mohan Kumar V) 교수로 구성된 NIFT 팀은 가간야안 선교를 위한 그라운드 유니폼을 디자인하는 작업을 했습니다. 그 팀은 우주비행사 지명자들의 주머니가 완벽하게 들어맞고 그들의 움직임을 지원하기 위해 유니폼이 잘 작동해야 하는 중요성을 강조했습니다. 최종 디자인이 선택되기 전에 70가지 가능성이 고려되었습니다. NIFT 팀은 SpaceXNASA의 유니폼과 같은 다양한 우주 기관 유니폼을 조사했습니다. NIFT 팀이 탐구한 주제는 비대칭입니다. 그룹은 두 가지 색상의 비대칭 스타일 라인을 작업했습니다. 디자인은 2021년 NIFT팀에서 의뢰하였고, 2022년에는 ISRO에 디자인을 넘겼습니다.[104][105]

욤미트라

우주를 누비는 휴머노이드 로봇 비옴미트라

2020년 1월 22일, ISRO는 임무에 다른 우주 비행사들과 동행할 여성처럼 생긴 로봇인 욤미트라를 발표했습니다. ISRO는 인간의 우주 비행을 수행한 다른 나라들과 달리 실험 임무에 동물을 태우지 않는 것을 목표로 하고 있습니다. 대신, 무중력 상태와 방사선이 우주에서 오랜 시간 동안 인체에 어떤 영향을 미치는지 더 잘 이해하기 위해 휴머노이드 로봇을 날릴 것입니다.[106]

Vymitra는 승무원이 없는 Gaganyaan 임무에 탑승하여 미세 중력 실험을 수행하고 모듈 매개 변수를 모니터링하며 허리 위에서 사람과 같은 기능을 시뮬레이션하여 승무원 임무에서 우주 비행사를 지원할 것으로 예상됩니다. 다리가 없습니다.[107] 힌디어와 영어를 사용하고 여러 작업을 수행하도록 프로그래밍되어 있습니다.[108][109][110][111]

객실 내 환경 변화가 우주 비행사에게 불편함을 주고 공기 상태를 변화시킬 경우 이를 감지하고 경고할 수 있습니다. 자동으로 작업을 완료하고 새로운 명령을 따를 수 있습니다.[112]

런칭

가간야안 발사일지
비행 날짜. 패드 페이로드 이미지 시작 기능. 결과
정권
런처
돌보다 2014년 12월 18일 LP 2 돌보다 ISRO의 LVM3의 서브오비탈 첫 시험비행에 착수한 스케일 다운 보일러 플레이트 Gaganyaan 캡슐의 서브오비탈 시험. 성공.
서브 오비탈 LVM3-X
ISRO PAT 7월 5일

2018

SCM 사티쉬 다완 우주센터 발사대에서 4분간 가간얀의 발사 중단 시스템 테스트 성공.
에어리얼 LES
시험 차량 출시
TV-D1[113] 2023년10월21일 LP 1 SCM 고고도 중단 테스트.[87] 성공.
에어리얼 L40
TV-D2[114] 2024년 2분기 LP 1 TBA 비행 매개 변수를 테스트하기 위한 무인 임무.[87] TBA
에어리얼 L40
TV-A1[114] TBA LP 1 TBA 비행 매개 변수를 테스트하기 위한 무인 임무. TBA
에어리얼 L40
TV-A2[114] TBA LP 1 TBA 비행 매개 변수를 테스트하기 위한 무인 임무. TBA
에어리얼 L40
궤도 시험 비행 발사
G1[115] 2024년7월[116] LP 2 G1 욤미트라를 실은 가간야안 캡슐의 첫 궤도 시험 비행.[114][116] TBA
레오 HLVM3
G2[115] 2024년12월[116] LP 2 G2 가간야안 캡슐의 두 번째 궤도 시험 비행.[114] TBA
레오 HLVM3
G3[115] 2025 중반의 LP 2 G3 가간야안 캡슐의 세 번째 궤도 시험 비행.[117] TBA
레오 HLVM3
최초의 승무원 비행 발사
H1[115] TBA LP 2 H1 1-3명의 인도 우주인을 태우고 짧은 궤도 시험 비행을 하는 Gaganyan의 첫 번째 승무원 비행.[118][114] TBA
레오 HLVM3
크루
India TBD
India TBD
India TBD

승무원 모듈 대기권 재진입 실험

2014년 2월 13일, 힌두스탄 항공유한공사는 승무원 모듈 대기권 재진입 실험(CARE)을 위해 승무원 모듈 구조 조립의 첫 보일러 플레이트 시제품을 ISRO에 넘겼습니다.[9][119] ISRO의 Vikram Sarabhai Space Center는 Crew Module에 생명 지원, 항법, 안내 및 제어 시스템에 필요한 시스템을 갖추게 됩니다.[120]

2014년 12월 18일, ISRO는 LVM3-X에 탑재된 무인 시험 발사체를 시험적으로 사용했습니다. 크루 모듈은 126km 고도에서 로켓으로부터 분리되었습니다. 온보드 모터는 고도 80km(50mi)까지 모듈의 속도를 제어하고 감소시켰습니다. 그 고도에서 추진기는 차단되었고 대기 항력은 캡슐의 속도를 더욱 감소시켰습니다.

모듈의 방열판 온도는 1,600°C(2,910°F)를 초과할 것으로 예상됩니다. 모듈의 속도를 늦추기 위해 낙하산이 15km(9.3마일) 고도에 배치되었고, 이 모듈은 안다만과 니코바르 제도 근처의 벵골 만에서 스플래시 다운을 수행했습니다.[121][122]

이 비행은 크루 캡슐의 궤도 주입, 분리 및 재진입 절차 및 시스템을 테스트하는 데 사용되었습니다. 또한 캡슐 분리, 열 차폐 및 에어로 브레이크 시스템, 낙하산 전개, 역발진, 스플래시다운, 부양 시스템, 그리고 크루 캡슐을 벵골만에서 회수하기 위한 절차도 테스트되었습니다.[123][124] 2019년 말까지 비행기 발사 중단 및 낙하산 시험이 실시될 것으로 예상되었습니다.[125]

패드 중단 테스트

2018년 7월 5일 인도우주연구기구의 파드 낙태 시험이 성공적으로 수행되었습니다.[126] 파드 어바트 테스트(Pad Abort Test)는 우주선의 발사 중단 시스템(때로는 발사 탈출 시스템이라고도 함)을 시험적으로 실행하는 것입니다. 이 시스템은 잠재적인 고장이 발생했을 때 승무원과 우주선을 로켓에서 빠르게 멀어지도록 설계되었습니다. 개발된 기술은 빠르면 2024년에 발사될 예정인 최초의 인도 승무원 우주선 Gaganyanan에 적용될 것으로 예상됩니다.[127]

2018년 7월 5일 오전 2시(IST)에 시험 카운트다운이 시작되었습니다. 오전 7시 (IST) 승무원 모듈이 장착된 승무원 탈출 시스템이 사티시 다완 우주 센터에서 성공적으로 이륙했습니다. 승무원 모듈은 10g으로[128] 가속되어 최고 고도 2.75km(1.71mi)에 도달했으며, 나중에 안전하게 낙하산을 타고 내려 발사 장소에서 2.9km(1.80mi) 떨어진 벵골만에 떠 있었습니다. 안전한 g-force 한계 내에서 7개의 고체 연료 로켓 모터를 사용하여 하늘로 운반되었습니다. 나중에 선원 모듈을 복구하기 위해 복구 보트가 보내졌습니다. 테스트 미션의 총 소요 시간은 259초였습니다. 시험 발사 과정은 약 300개의 센서에 의해 기록되었습니다.[129][130] 테스트의 주요 목표는 스플래시다운을 포함하지 않고 명목상 20초 상승과 200초 하강이었습니다.[131] 슈트 분리는 의도대로 발사 후 약 259.4초 후에 발생하는 예정된 이벤트였습니다.[132][133]

테스트 차량 중단 미션-1

Test Vehicle Abort Mission-1[134](TV-D1[134][135])은 2023년 10월 21일 오전 10시경(미국 동부 표준시)에 실시된 고공낙하 시험입니다.[136] 로켓 발사는 예정된 시간 5초 전에 초기 시도가 중단되면서 이날 두 번째 시도였습니다. 테스트의 주요 목적은 고장 시 승무원이 로켓을 안전하게 탈출할 수 있도록 하는 것이었습니다. 당초 현지 시간으로 8시로 예정됐던 발사는 기상 관련 우려로 45분 연기됐습니다. 이 임무는 CES의 로켓으로부터의 분리, 안전한 거리로 이어지는 궤도를 유지하는 능력, 그리고 궁극적인 낙하산 배치를 시험하는 것을 목표로 했습니다.[137]

TV-D1 임무를 수행하는 동안 승무원 모듈은 벵갈만에서 인도 해군에 의해 회수되는 동안 예기치 않은 방향으로 상승하는 것을 경험합니다. ISRO는 문제를 완화하고 안전성을 높이기 위해 기체 풍선과 유사하게 작동하는 '업라이트 시스템'을 테스트해 스플래시다운 후 횡풍과 해파가 발생할 경우 승무원 모듈이 넘어지지 않도록 할 예정입니다. 시스템에 이중화를 내장하여 고장을 방지합니다. TV-D2는 2024년 1분기 출시 예정입니다. 승무원 탈출 메커니즘은 저고도 및 고고도 탈출 모터를 사용하고 승무원 모듈 제어 시스템은 승무원 시트, 서스펜션 및 직립 시스템을 모방합니다.[138]

복구 및 구조

Gaganyaan 모듈은 승무원과 모듈 모두를 구출하기 위해 인도 기관이 주둔할 것으로 예상되는 아라비아 해에 착륙하기 위한 것입니다. 그럼에도 불구하고, 우주국은 기본 계획이 변경될 경우를 대비하여 공해상에서 48개의 백업 장소를 선택했습니다. ISRO는 처음에 아라비아해와 벵골만에 있는 두 곳의 인도 해역 착륙 지점을 선택했습니다. 그러나 아라비안 해의 착륙 지점은 벵골 만의 험난한 바다와 예측 불가능성을 고려하여 결정되었습니다.[139][140]

참고 항목

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