화성 설계 참조 임무

Mars Design Reference Mission
DRA5에서 6명이 탈 수 있는 화성 탐사 차량

나사 화성 설계 참조 임무("DRM")는 화성에 인간을 보내는 임무에 대한 나사의 일련의 개념 설계 연구를 말합니다.[1][2] 관련 용어인 DRA(Design Reference Architecture)는 미션과 지원 인프라의 전체 시퀀스를 의미합니다.

이것들은 현재의 기술과 화성에 대한 인간의 임무를 위한 가능한 접근 방법을 요약한 참고 기준 연구이며, 실제 임무 프로그램은 아닙니다. NASA에 따르면, 이 문서들은 "미래의 화성 표면에 대한 인류의 탐사 계획을 지지하기 위해 진행 중인 작업의 '스냅샷(snapshot)'"을 나타냅니다.[3] 설계 참조 임무는 기술 무역 연구에 사용되며, 임무에 대한 다양한 접근 방식의 효과를 분석합니다.

레퍼런스 디자인 미션(1993)

화성 서식지의 예술가 개념, 1993

최초의 화성 설계 참조 임무는[4] 1993년 5월에 우주 탐사 계획(SEI)의 후원 하에 완료된 NASA 연구였습니다.[5] 이전 연구와 데이터를 기반으로 '레퍼런스 미션'을 개발하는 것이 목적이었고[6], 여기서 레퍼런스 미션은 향후 연구와 다른 접근 방식과 기준을 비교하기 위한 기초가 됩니다.

이 연구는 로버트 주브린의 화성 직접 미션 설계에 기반을 두었습니다. Zubrin에 의해 Mars Semi-Direct라고 불리는 그것은 또한 궤도에 남아 있을 지구 귀환 차량과 아폴로 스타일의 화성 궤도 랑데부를 하는 데 더 많은 승무원과 전용 Mars Ascent Vehicle을 설명하는 등 몇 가지 중요한 변화를 만들었습니다.[7][8] 설계 참조 임무는 이전 SEI를 상임 임무 계획으로 대체했습니다.

접근방법 및 결과

  • 화성을 오가는 빠른 교통수단을 이용하여 거친 우주 환경에 노출되는 시간을 제한하고 표면 전략에 실패합니다.
  • 지역 자원을 활용하여 임무량 감소
  • 분할 임무 전략을 사용하여 대량을 줄이고 승무원의 위험을 최소화하기 위해 임무 하드웨어를 사전 배치합니다.
  • 2009년부터 화성에 대한 인간의 세 가지 미션을 조사합니다.
  • 첨단 우주 추진력(예: 핵 열 추진력)을 우주 내 수송에 활용
  • 대형 발사체를 이용해 화성으로 직접 보내는 탑재물(LEO에 200+t)
  • 견고한 연속 전력을[6] 위한 원자력 표면 전력

연구의 결론은 첫 번째 승무원(화물차 3대, 조종차 1대)의 총 임무 질량이 약 900미터톤이라는 것이었습니다. 이번 연구는 대형 발사체 개발이 오랜 기간 주도적이고 비용이 많이 드는 시스템이라며, 소형 발사체를 이용한 접근법을 조사해야 한다고 지적했습니다.[6]

디자인 레퍼런스 미션 2.0

1997년 NASA 화성탐사 연구팀이 구성되어 원래의 설계 기준 임무의 보다 상세한 버전을 만들었습니다. 이 계획은 건축물에서 첫 번째 컷으로 사용될 작전과 기술의 개념을 가진 인류 최초의 화성 임무를 설명합니다. 보고서에 따르면:

여러 NASA 현장 센터를 대표하는 직원들이 화성에 대한 인간의 탐사를 다루는 "레퍼런스 미션"을 만들었습니다. 이 보고서는 그들의 작업을 요약하고 기술적으로 실현 가능하고, 합리적인 위험이 있으며, 상대적으로 비용이 적게 드는 접근 방식을 사용하여 화성에 대한 첫 인간 임무를 위한 계획을 설명합니다. 화성 참조 임무를 위한 아키텍처는 합성 그룹(1991)의 이전 작업과 화성 대기에서 파생된 추진제 사용에 대한 주브린(1991)의 개념을 기반으로 합니다. 레퍼런스 미션을 정의할 때 선택이 이루어졌습니다. 이 보고서에는 각 선택의 근거가 기록되어 있지만, 예상치 못한 기술 발전이나 정치적 결정이 미래에 선택을 바꿀 수 있습니다.[9]

포트리에[1] 따르면 "추후의 DRM 진화는 추정된 임무 비용을 줄이기 위한 노력으로 우주선 무게를 최소화하는 데 중점을 두었습니다." 공식적으로 "2.0"이라는 명칭이 부여되지는 않았지만, 1997년의 "스크러빙"(즉, 대량 축소) 버전은 이후의 문서에서 2.0이라는 명칭으로 언급됩니다.[10]

디자인 레퍼런스 미션 3.0

디자인 레퍼런스 미션 3.0
메인 기사: NASA 설계 참조 임무 3.0

디자인 레퍼런스 미션 3.0은[11] NASA 화성탐사팀이 수행한 1997년 연구의 연속이었고, 보고서는 1997년 연구의 부록으로 1998년 6월에 발표되었습니다. 레퍼런스 미션의 명시된 목적은 "시스템 "드라이버" 또는 비용, 성능, 위험 및 일정 변동의 중요한 출처를 식별하고 명확히 하는 것을 목적으로 합니다. 그것은 인간의 화성 임무에 대한 최종적이거나 권장되는 접근 방식을 나타내지 않습니다. 탐사팀은 현재 달, 소행성 또는 지구 궤도 너머의 다른 목표물에 대한 인간의 탐사 임무와 임무 및 기술 문제를 해결하기 위한 다양한 기술적 접근 방식을 사용하는 것을 포함한 여러 대안 시나리오를 연구하고 있습니다. 대체 접근 방식을 비교하면 기술 투자 계획에 대한 지속적인 개선과 미래 인류 탐사 임무에 대한 일반적인 이해의 기반이 됩니다. 부록은 1998년 5월까지 미래 인류 탐사 임무를 위한 계획을 지원하기 위해 진행 중인 작업의 "스냅샷"을 나타냅니다.[12]

레퍼런스 미션 버전 3.0의 보고서는 다음과 같습니다.

원래 레퍼런스 미션(Version 1.0)의 작업에서 화성의 인간 탐사 전략은 원래 형태에서 시스템 질량 감소, 더 작고 합리적인 발사체 사용, 더 최신 기술 사용 중 하나로 발전했습니다. 탐사팀이 취한 조치들은 추가적인 임무 위험을 도입하지 않고 전체 임무 비용뿐만 아니라 탑재물 전달 비행의 질량을 줄여야 한다는 데서 동기를 부여합니다. 버전 3.0에서 대형 중량물 발사체가 필요 없고 중복 서식지 전달 비행을 삭제함으로써 지구에서 발사된 두 번의 발사는 제거되었습니다. 최종 결과는 1993/94 기준 임무의 약 1/2의 주입 질량을 필요로 하는 현재 버전 3.0 기준 임무입니다."[12]

디자인 레퍼런스 미션 4.0

1998년 설계 참조 임무 4의 목적은 확인된 약점을 개선하고, 시스템 설계와 개념을 더욱 정교화하며, 위험 감소 전략을 개선하기 위해 DRM 3.0을 정교화하는 것이었습니다.[6]

DRM 4.0은 화성 교통 시스템의 핵 열 추진과[10][13] 태양 전기 추진[14] 모두를 조사했습니다.

주요결과

연구의 주요 결과는[6]

  • 왕복 승무원 이송 차량을 통합하면 시스템 신뢰성 요구사항이 5년에서 3년으로 줄어들지만 화성 궤도에서 추가 랑데부가 필요합니다.
  • 엔드 투 엔드 태양광 전기 추진 차량 임무 개념은 실행 가능한 개념으로 나타나지만, 차량의 포장과 크기는 여전히 높은 수준입니다.
  • 총 임무 질량 추정치:
    • 태양열 전기 추진: 467톤
    • 핵열 추진력: 436톤
    • 에어로 브레이크가 있는 화학물질: 657톤(비슷하지만 동일한 임무 개념은 아님)

설계 참조 아키텍처 5.0

NASA 설계 참조 임무 아키텍처 5.0 개념(2009)

NASA 디자인 레퍼런스 미션 5.0은[15] 2009년에 수행되었습니다.[16] 2009년 7월에 추가로 수행되었고[18],[17] 2014년 3월에 두 번째 추가로 수행되었습니다.

2009년에 제작된 Austere Human Missions to Mars라는 DRA5 버전도 있습니다. 하드웨어의 양과 목표의 수가 줄었습니다.

2017년 기준 5.0은 디자인 레퍼런스 미션의 가장 최신 버전입니다.[19]

일부 지구 및 화성 임무 설계도

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b 포트리, 데이비드, 인간이 화성으로 가다: 50년간의 미션 계획, NASA-SP-2001-4521, 항공우주 역사 2호 모노그래프; 10장 "설계 참조 미션", 89-99페이지(2015년 9월 29일 접속).
  2. ^ 위버, 데이비드 B. 그리고 마이클 B. Duke, "Mars Expellation Strategy: 대체 건축물의 참조 프로그램 및 비교, AIAA 컨퍼런스 논문 AIAA-93-4212, (1993)
  3. ^ Stephen J. Hoffman (ed.), 화성 표면 참조 임무: NASA/TP-2001-209371 웨이백 머신에서 보관된 인간 및 로봇 표면 활동에 대한 설명 2006-10-05 (2015년 9월 29일 접속)
  4. ^ 위버, 데이비드 B, 마이클 B. 듀크, 그리고 바니 B. Roberts, "Mars Exploration Strategies: A Reference Design Mission, International Austrial Congress 1993, Paper IAF-93-Q.1.383 (1993)
  5. ^ 디자인 레퍼런스 미션 1 2005-10-30, 우주비행사 백과사전 Wayback Machine에서 보관 (2015년 9월 29일 접속)
  6. ^ a b c d e 더글러스 R. 쿡, NASA Johnson Space Center, Advanced Development Office, 최근 조정된 인간 탐사 연구 개요, 2000년 1월 (2015년 9월 30일 접속)
  7. ^ Zubrin, Robert (1996). The case for Mars : the plan to settle the red planet and why we must. New York: Free Press. ISBN 978-0-684-83550-1.
  8. ^ Portree, David S. F. "NASA's Mars Design Reference Mission Goes Nuclear (2001)".
  9. ^ S. J. 호프만과 D. I. Kaplan (eds.), "Collection NASA% 2520STI 17 컬렉션 NACA% 26Ntx% 3D 모드% 2520 match 모두 부분% 26Ntk% 3DALL%26Ns%3DDocument-ID 0%26N%3D0%26Ntt%3DSP-6107 화성 탐사: NASA 화성탐사 연구팀의 레퍼런스 미션", NASA SP-6107, NASA JSC 탐사 사무소, 1997년 7월. (2015년 9월 30일 accessed) 메릴랜드 대학교 웹사이트에서 확인 가능: http://spacecraft.ssl.umd.edu/design_lib/NASA-SP6107.Mars_DRM.pdf (2015년 9월 29일 accessed)
  10. ^ a b David S. F. Portree, "NASA의 화성 설계 참조 임무가 핵으로 간다(2001)", 유선, 2014년 1월 18일 (2015년 9월 29일 접속)
  11. ^ 우주비행사 백과사전 웨이백 기계에서 보관된 디자인 레퍼런스 미션 3 2007-02-02 (2015년 9월 29일 접속)
  12. ^ a b 드레이크, 브렛 G. (에드), 레퍼런스 미션 버전 3.0: 인간 화성 탐사 부록: 1998년 6월 NASA JSC 탐사사무소, NASA 화성탐사연구팀의 레퍼런스 미션. Wayback Machine에서 NASA Report NASA/SP-6107-ADD Archive 2007-07-14로도 이용 가능
  13. ^ 디자인 레퍼런스 미션 4 NTP, 웨이백 머신, 우주비행사 백과사전(2015년 9월 29일 접속)에 보관된 2006-06-14
  14. ^ 디자인 레퍼런스 미션 4 SEP 2006-03-16 웨이백 머신, 우주비행사 백과사전(2015년 9월 29일 접속)에서 보관
  15. ^ Drake, B.G., "인간의 화성 탐사, 디자인 레퍼런스 아키텍처 5.0", IEEE Aerospace Conference 2010, Big Sky, MT, 2010년 3월 6-13, 페이지 1-24; DOI: 10.1109/AERO.2010.5446736 (2015년 9월 29일 접속)
  16. ^ Mars Architecture Steering Group (Bret G. Drake, ed.), Mars Design Reference Architecture 5.0 인간 탐사, NASA/SP–2009–566, NASA 본부, 2009년 7월 (2015년 9월 29일 접속)
  17. ^ Mars Architecture Steering Group (Bret G. Drake, ed.), "Reference Mission Version 5.0 Addenum", NASA/SP–2009–566-ADD, NASA Lyndon B. 존슨 우주 센터, 2009년 7월 (2015년 9월 29일 접속)
  18. ^ 브렛 G 드레이크와 케빈 D. 와트(에드) 화성 설계 참조 건축물 5.0, 부록 #2, NASA/SP-2009-566-ADD2, NASA Johnson Space Center, TX, 2014년 3월 (2015년 9월 29일 접속)
  19. ^ Foust, Jeff (January 23, 2015). "NASA Not Ready To Update Mars Mission Architecture". Space News. Retrieved September 29, 2015.