궤도 우주 비행
Orbital spaceflight | 이 글은 검증을 위해 추가 인용문이 필요합니다.: 비행· · · · JSTOR (2008년 3월 (이메시지 및 ) |
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궤도 비행(또는 궤도 비행)은 우주선이 적어도 하나의 궤도에 머물 수 있는 궤도에 올려지는 우주 비행이다.지구 주위를 돌려면 근점(가장 가까운 고도)에서 80km(50mi)의 고도를 가진 자유 궤도에 있어야 한다. 이것이 NASA, 미국 공군 및 FAA가 정의한 우주 경계선이다.이 고도에서 궤도에 머무르려면 약 7.8km/s의 궤도 속도가 필요합니다.궤도가 높을수록 궤도 속도는 느리지만 이를 달성하려면 더 큰 델타-v가 필요합니다.국제항공연맹(Fedéation Aéronautique Internationale)은 항공학과 우주과학의 경계에 대한 실무적 정의로서 고도 100km(62mi)에 카르만 선을 설정했다.이것은 테오도르 폰 카르만(Thodore von Karrmann)이 계산한 대로 약 100km(62mi)의 고도에서 차량이 스스로를 [1][2]지탱하기 위해 대기에서 충분한 공기역학적 양력을 얻기 위해 궤도 속도보다 더 빨리 이동해야 하기 때문에 사용된다.
대기 항력으로 인해 원형 궤도에 있는 물체가 추진 없이 최소 1바퀴를 완주할 수 있는 최저 고도는 약 150km(93mi)이다.
'궤도 우주 비행'이라는 표현은 주로 우주선의 원점이 우주에 도달하는 비행이지만 근점이 너무 [3]낮은 비행인 '준궤도 우주 비행'과 구별하기 위해 사용된다.
궤도 발사
| 인간 궤도 비행 | |||||||||||
| 우주선 | 첫 출시 | 전회 출시 | 기동 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 보스토크 | 1961 | 1963 | 6 | ||||||||
| 수성. | 1962 | 1963 | 4 | ||||||||
| 보스호드 | 1964 | 1965 | 2 | ||||||||
| 쌍둥이자리 | 1965 | 1966 | 10 | ||||||||
| 소유즈 | 1967 | 진행중 | 146 | ||||||||
| 아폴로 | 1968 | 1975 | 15 | ||||||||
| 셔틀 | 1981 | 2011 | 134 | ||||||||
| 선저우 | 2003 | 진행중 | 9 | ||||||||
| 크루 드래곤 | 2020 | 진행중 | 7 | ||||||||
| 총 | - | - | 333 | ||||||||
지구로부터의 궤도 비행은 로켓 엔진을 추진에 사용하는 발사체에 의해서만 달성되었다.궤도에 도달하기 위해 로켓은 탑재체에 약 9.3-10 km/s의 델타-v를 부여해야 한다.이 수치는 주로 궤도 속도에 도달하는 데 필요한 수평 가속도의 경우(약 7.8km/s), 대기 항력(길이 20m 연료 차량의 탄도 계수로 약 300m/s), 중력 손실(연소 시간과 궤적 및 발사체의 세부 사항에 따라 다름) 및 고도 상승을 허용한다.
입증된 주요 기술은 중력 선회를 하는 동안 몇 킬로미터 동안 거의 수직으로 발사한 후 170여 킬로미터의 고도에서 궤적을 점진적으로 평평하게 만들고 수평 궤도(로켓이 중력과 싸우고 고도를 유지하기 위해 위로 기울인 상태에서)를 가속하는 것이다.Locity가 달성됩니다.현재 필요한 델타 v를 달성하려면 2~4단계가 필요합니다.대부분의 발사는 소모성 발사 시스템에 의한 것이다.
소형 위성용 페가수스 로켓은 대신 고도 12km의 항공기에서 발사된다.
로켓보다 훨씬 저렴할 수 있는 가능성을 가진 궤도 우주 비행을 달성하기 위한 많은 방법들이 제안되어 왔다.우주 엘리베이터나 회전익기 같은 아이디어 중 일부는 현재 알려진 것보다 훨씬 더 강력한 새로운 재료를 필요로 한다.다른 제안된 아이디어로는 발사 루프와 같은 지상 가속기, 반응 엔진 스카이런과 같은 로켓 지원 항공기/우주 비행기, 스크램젯 동력 우주선, RBCC 동력 우주선 등이 있다.화물에 대한 총기 발사가 제안되었다.
2015년부터 스페이스X는 궤도 우주 비행 비용을 줄이기 위한 보다 점진적인 접근방식에서 상당한 진전을 보였다.비용 절감 가능성은 주로 재사용 가능한 로켓 부스터 스테이지와 Dragon 캡슐을 사용한 선구적인 추진 착륙에서 비롯되지만, SuperDraco와 같은 보다 효율적인 로켓 엔진을 만들기 위해 페이로드 페어링과 슈퍼합금 3D 프린팅과 같은 다른 부품의 재사용도 포함됩니다.이러한 개선의 초기 단계는 궤도 발사 비용을 [4]몇 배나 줄일 수 있을 것이다.
안정성.
고도 약 200km 미만의 궤도에 있는 물체는 대기 항력으로 인해 불안정한 것으로 간주됩니다.위성이 안정적인 궤도(즉, 몇 달 이상 지속 가능)에 도달하기 위해서는 350km가 지구 저궤도의 표준 고도이다.예를 들어, 1958년 2월 1일 익스플로러 1 위성이 358km(222mi)[5]의 근지점으로 궤도로 발사되었다.그것은 1970년 3월 31일 태평양 상공에 대기권 재진입하기 전까지 12년 이상 궤도에 머물렀다.
그러나 궤도에 있는 물체의 정확한 행동은 고도, 탄도 계수, 그리고 상층 대기의 높이에 영향을 줄 수 있는 우주 날씨의 세부 사항에 따라 달라진다.
궤도
지구 주위를 도는 궤도의 세 가지 주요 "대역"이 있습니다: 낮은 지구 궤도, 중간 지구 궤도, 그리고 정지 궤도.
궤도 역학에 따르면, 궤도는 지구의 중심과 일치하며 적도에 대해 기울어져 있을 수 있는 지구 주변의 특정한, 주로 고정된 평면에 있다.지구가 축을 중심으로 회전할 때 우주선의 상대적인 움직임과 지구 표면의 움직임은 우주선이 지상에서 하늘에 나타나는 위치와 우주선에서 볼 수 있는 지구의 어떤 부분이 있는지를 결정한다.
우주선이 지구의 어느 부분 바로 위에 있는지를 보여주는 지상 궤적을 계산할 수 있습니다. 이것은 궤도를 시각화하는 데 유용합니다.
궤도 기동
우주 비행에서 궤도 기동은 우주선의 궤도를 바꾸기 위해 추진 시스템을 사용하는 것이다.지구에서 멀리 떨어진 우주선(예: 태양 주위의 궤도에 있는 우주선)에서 궤도 기동은 심우주 기동(DSM)이라고 불립니다.
디오빗 및 재진입
귀환하는 우주선(잠재적으로 승무원이 될 수 있는 모든 우주선 포함)은 대기층이 높은 상태에서 최대한 속도를 늦추고 지면에 부딪히거나 타오르는 것을 피할 수 있는 방법을 찾아야 한다.많은 궤도 우주 비행의 경우, 초기 감속이 우주선의 로켓 엔진의 역발사에 의해 제공되며, 궤도를 (대기권 아래로 하강시킴으로써) 궤도에 방해된다.지구 저궤도에 있는 많은 우주선(예를 들어, 나노위성 또는 연료 유지 장치가 부족하거나 기능하지 않는 우주선)은 초기 감속을 제공하기 위해 대기 항력(에어로브레이크)을 사용하여 궤도 속도에서 감속 문제를 해결한다.모든 경우에, 초기 감속으로 인해 궤도 근점이 중간권으로 낮아지면, 모든 우주선은 에어로브레이킹의 대기 항력 효과를 통해 남은 속도, 즉 운동 에너지를 대부분 잃게 된다.
대기압축에 의해 발생하는 고온 및 극초음속 통과에 의해 발생하는 마찰로부터 보호하기 위해 귀환 우주선을 대기 쪽으로 향하게 함으로써 의도적인 에어로브레이크를 실현한다.열 에너지는 주로 차량에 유입되는 열을 최소화하기 위해 무딘 히트 실드 형태를 사용하여 차량 전방의 공기를 압축 가열함으로써 방산됩니다.
아궤도 우주 비행은 훨씬 더 느린 속도이기 때문에, 재진입 시 가까운[further explanation needed] 열을 발생시키지 않는다.
비록 궤도를 도는 물체가 소모품일지라도,[citation needed] 대부분의[quantify] 우주 당국은[example needed] 행성의 생명과 재산에 대한 위험을 최소화하기 위해 통제된 재진입을 추진하고 있다.
역사
- 스푸트니크 1호는 인간이 만든 최초의 우주 비행 물체였다.1957년 10월 4일 소련에 의해 발사되었다.
- 1961년 4월 12일 소련이 유리 가가린을 싣고 발사한 보스토크 1호는 지구 궤도에 도달한 최초의 인간 우주 비행이었다.
- 1963년 6월 16일 소련이 발렌티나 테레시코바를 싣고 발사한 보스토크 6호는 여성이 지구 궤도에 도달한 첫 번째 우주 비행이었다.
- 2020년 5월 30일 스페이스X와 미국에 의해 발사된 크루 드래곤 데모-2는 민간 회사가 지구 궤도에 도달한 최초의 인간 우주 비행 성공이었다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ O'Leary 2009, 페이지 84. 오류:: 2009
- ^ "Where does space begin? – Aerospace Engineering, Aviation News, Salary, Jobs and Museums". Aerospace Engineering, Aviation News, Salary, Jobs and Museums. Archived from the original on 17 November 2015. Retrieved 10 November 2015.
- ^ February 2020, Adam Mann 10 (10 February 2020). "What's the difference between orbital and suborbital spaceflight?". Space.com. Archived from the original on 16 June 2020. Retrieved 13 July 2020.
- ^ Belfiore, Michael (9 December 2013). "The Rocketeer". Foreign Policy. Archived from the original on 10 December 2013. Retrieved 11 December 2013.
- ^ "Explorer 1 – NSSDC ID: 1958-001A". NASA. Archived from the original on 27 May 2019. Retrieved 21 August 2019.
