스타쉽 HLS

Starship HLS
스타쉽 HLS
나사의 스타쉽 HLS 렌더링
제조자스페이스X
원산지미국
교환입니다.스페이스X
적용들달 착륙선
사양
우주선종류크루드, 재사용 가능
승무원 정원2 (Artemis 3)
4 (Artemis 4)
레짐시스태양계
치수
높이50m(160피트)
지름9m(30피트)
용량
표면에 적재물
덩어리100t(220,000lb)[1]
생산.
상황개발중
처녀 발사2025 (예정)[2]
관련 우주선
에서 파생됨스페이스X 스타쉽 (우주선)
함께 날았습니다.스페이스X 슈퍼 헤비
스타쉽 HLS
전원 공급자3개의 랩터 엔진
랩터 진공 엔진 3개
RCS 추진기 뱅크
최대 추력1,500tf(14,700kN, 3,310,000lbf)(랩터 엔진)
추진제액체산소/메탄

스타쉽 HLS[a] 달 궤도에서 표면으로 우주비행사들을 이동시키고 돌아올 예정인 스타쉽 우주선의 달 착륙선 변형입니다. 그것은 달에 승무원을 착륙시키는 나사의 아르테미스 프로그램의 중요한 요소로서 나사와의 인간 착륙 시스템 계약에 따라 SpaceX에 의해 설계되고 제작되고 있습니다.

임무 계획은 스타쉽 발사체가 스타쉽 HLS를 지구 궤도로 발사하는 것을 목표로 하고 있으며, 이 우주선은 여러 대의 스타쉽 탱커 우주선에 의해 연료를 주입한 후 달에 거의 직선에 가까운 헤일로 궤도(NRHO)로 승압하게 됩니다. 그곳에서, 그것은 나사 우주 발사 시스템 (SLS) 발사대에 의해 지구에서 발사될 승무원 오리온 우주선과 만남을 가질 것입니다. 두 명의 우주 비행사로 구성된 승무원이 오리온에서 HLS로 갈아타고 최소 5대의 EVA를 포함하여 약 7일 동안 달 표면으로 내려올 것입니다. 그런 다음 승무원들을 NRHO에 있는 오리온으로 돌려보낼 것입니다.

HLS 조달 프로세스의 3단계에서 NASA는 2021년 4월에 SpaceX에 스타쉽 HLS를 개발, 생산, 시연하는 계약을 체결했습니다. 달에 성공적으로 착륙하는 것을 보여주기 위해 무인 시험 비행이 2025년에 계획되어 있습니다. 그 테스트 이후, 아르테미스 3호 임무의 일환으로 2026년 9월까지 승무원 비행이 발생할 것으로 예상됩니다.[2] 나사는 나중에 Artemis 4 임무에 사용될 스타쉽 HLS의 업그레이드 버전을 계약했습니다.[3]

설계.

스타쉽 HLS는 달 위와 주변에서 작동하도록 최적화된 SpaceX의 스타쉽 우주선의 변형입니다.[4] 스타쉽 HLS는 일반적인 스타쉽 우주선과 달리 절대 대기권에 재진입하지 않기 때문에 방열판이나 비행 제어면이 없습니다.[4] 이를 통해 급유에 필요한 유조선 스타쉽 발사 횟수는 [4]물론 질량도 줄어듭니다.[4] 이전 HLS 설계에서 여러 단계를 제안한 것과 달리 우주선 전체는 상승 및 하강 단계로 기능합니다. 다른 스타쉽과 마찬가지로, 스타쉽 HLS에는 6개의 랩터 엔진이 꼬리에 장착되어 있으며, 이 엔진은 발사 중에 사용되며 대부분의 착륙과 상승에 사용됩니다.[4] 달 표면으로부터 100미터 이내에 있을 때, 이 변형 모델은 중간체에 위치한 고강성 RCS 추진기를 사용하여 달 레골리스와의 플룸 충돌을 방지합니다.[5] 하지만 이러한 추진기는 필요하지 않을 수도 있습니다.[6] 추진기는 랩터가 사용하는 액체 산소와 메탄 대신 기체 산소와 메탄을 태웁니다.[5][7]: 50:30 전력은 차량 둘레의 태양 전지판 밴드에 의해 공급됩니다.[8][9] HLS는 100일 동안 달 궤도에서 어슬렁거릴 수 있는 능력을 가지고 있습니다.[8]

NASA에 따르면 차량 구성의 변경을 최소화하고 스타쉽 HLS의 설계와 개발을 가능한 한 일반화하는 것이 향후 스타쉽 HLS 제작에 도움이 될 것이라고 합니다. 다양한 차량 디자인에 대한 추가적인 테스트, 평가 및 검증의 필요성을 없애면서 스타쉽 HLS 제작에 도움이 될 것입니다.[4] NASA는 이를 통해 스페이스X가 차량 제작을 가속화하여 가용성을 보장하고 임무 통합을 위한 정시 배송을 지원할 수 있을 것이라고 덧붙였습니다.[4]

NASA 우주비행사들은 2023년 12월에 스타쉽 HLS의 엘리베이터 개념을 시험했습니다.[10]

미션 프로필

지구에서 HLS 차량을 발사하기 전에 추진제 저장고로 구성된 스타쉽이 지구 궤도로 발사된 후 추진제를 운반하는 4-14개의[b] 스타쉽 탱커 비행을 통해 부분적으로 또는 완전히 채워집니다.[11] 2023년 11월 NASA는 임무에 필요한 발사 횟수가 "10대 초반"이 될 것이며, 증발로 인해 액체 극저온 추진제가 손실되기 때문에 발사가 "급속한 연속"이 필요할 것이라고 말했습니다.[12] 2024년 1월, SpaceX 고객 운영 부사장은 발사 횟수가 "10회"로 변경될 것으로 추정했습니다.[2] 그런 다음 스타쉽 HLS 차량은 이미 탑재된 추진제 저장고를 발사하고 랑데부하여 연료를 주입한 후 지구 궤도에서 달 궤도로 이동합니다.[13]

아르테미스 3 작전 개념 인포그래픽

HLS가 달 주위를 거의 직선에 가까운 헤일로 궤도에 오르면, 오리온 우주선이 우주 발사 시스템 로켓에 의해 발사되어 대기 중인 스타쉽 HLS 착륙선과 도킹하게 됩니다.[13][14]: 4, 5 승무원 2~4명이 HLS로 옮겨진 후, HLS는 출발하여 달 표면으로 내려갑니다.[14]: 4, 5 달 표면 작업이 끝나면, 스타쉽 HLS는 달에서 이륙하여 달 궤도로 돌아와 오리온과 랑데부할 예정입니다.[14]: 4, 5 그런 다음 승무원은 오리온으로 다시 이동하여 지구로 출발합니다. 아직 확인되지는 않았지만, 이론적으로 스타쉽 HLS는 더 많은 승무원과 화물을 표면으로 운반하기 위해 궤도에서 연료를 주입할 수 있습니다.[15][16]

역사

스타쉽 HLS는 새로운 우주선 변형인 스타쉽 HLS를 추가하여 SpaceX Starship 시스템을 기반으로 구축됩니다.[15] 이 우주선은 HLS 계약 전에 이미 계획된 스타쉽 부스터(Super Heavy라고 함) 및 "탱커"와 "디포트"라는 두 가지 추가 스타쉽 우주선 변형과 함께 사용될 예정입니다.[citation needed]

이전 스타쉽 시스템 이력

SpaceX Starship 개념은 머스크가 2011년부터 주장해온 화성 식민화 노력을 위해 주로 제작될 우주선으로 처음 구상되었으며,[17] 2020년대 중반까지 첫 식민지 주민이 도착했습니다.[18]

2016년에는 범위가 다소 넓어져 대기가 있거나 없는 행성에 착륙할 수 있게 되었습니다.[19] 그러나 머스크는 달의 목적지 비행을 일반적으로 강조하지 않았으며, 구체적으로 달이 화성으로 가는 길에 필수적인 단계가 아니라고 말했습니다.[20][21]

2018년 말까지. 스페이스X는 약 1년 동안 탄소 복합 재료로 패스파인더 하드웨어를 제작한 후 스타쉽의 주요 건설 재료를 스테인리스강으로[22] 지정했으며, 액체 메탄액체 산소 탱크의 압력 용기 건설을 포함한 초기 테스트 물품의 제조는 2019년 초에 시작되었습니다.[23]

2019년 7월부터 2021년 7월까지 각각 다른 차량 디자인 구성과 다양한 테스트 목표를 가진 7대의 스타쉽 시제품 차량이 총 8번의 대기 테스트 비행을 했으며 모두 텍사스 보카치카스페이스X 사우스 텍사스 발사장에서 발사되었습니다.[24] 2023년, 완전한 스타쉽 차량의 비행 테스트가 시작되었습니다.[25] 2024년 1월 현재, 첫 두 번의 시험 비행은 실패로 끝났고, 세 번째 시험 비행은 2024년 2월로 예정되어 있습니다.[26]

초기 아르테미스 3 계약("옵션 A")

오리온과 스타쉽 HLS가 함께하는 아르테미스 3의 미션 프로필.[14]: 4

스타쉽 자체는 2010년대 중반부터 SpaceX에 의해 민간 자금으로 개발되고 있지만, HLS 변종은 NASA의 인간 착륙 시스템 계약에 따라 개발되고 있습니다.[27] 초기 계약 설계 작업은 2020년 5월에 시작되었으며, 2021년 4월에 스타쉽 HLS가 아르테미스 3 임무를 위해 에 착륙하는 "첫 번째 여성과 다음 남성"에 선정되었습니다.[27]

스타쉽 달 착륙선 선정

2021년 NASA는 스페이스X와 28억 9천만 달러 규모의 고정 가격 계약을 체결했습니다. 이 계약에는 스타쉽 HLS의[27] 개발과 제조, 그리고 무인 시범 임무와 무인 달 착륙의 두 가지 비행의 실행이 포함됩니다.[28][13]

스타쉽 HLS는 달 표면으로 내려가기 전에 승객을 태우고 상승 후 귀환하기 위해 NASA 오리온 우주선 또는 NASA게이트웨이 우주정거장과 거의 직선에 가까운 후광 궤도에 도킹할 계획입니다.[14]

스타쉽 HLS는[a] 인간을 달에 착륙시키는 것을 목표로 하는 그들의 아르테미스 프로그램의 일환으로 설계 연구를 위해 NASA에 의해 2020년 4월에 최초로 선정되었을 때 처음 공개되었습니다. 스페이스X는 2020년 5월부터 1년 동안[29] 아르테미스 프로그램을 위한 경쟁적인 달 착륙선 디자인을 개발하기 위해 선정된 세 팀 중 하나였습니다.[29] 고려 중인 다른 착륙선은 항공우주 제조업체 Dynetics가 개발한 Dynetics HLSBlue Origin이 이끄는 팀이 개발한 Integrated Lander Vehicle이었습니다.[15] NASA는 나중에 이 착륙선들 중 최대 두 대를 선택하고 자금을 지원하여 초기 시범 비행을 계속할 계획이었습니다.[30][16]

2021년 4월 16일, NASA는 스타쉽 HLS만 달 착륙선 개발과[27] 2번의 달 시범 비행(1번은 무인, 1번은 무인)에 선정했습니다. 계약의 가치는 수년간 미화 28억 9천만 달러입니다.[28][13] 두 명의 나사 아르테미스 우주비행사들이 첫 승무원 우주선 HLS 착륙선에 착륙할 예정입니다.[31] NASA는 이전에 상이한 기능을 가진 여러 인간 착륙 시스템 제안서의 개발 자금을 지원하는 것을 선호한다고 언급했지만, 의회가 부과한 인간 착륙 시스템 프로그램에 대한 "예산 제약이 상당하기 때문에 최초의 무인 시범과 최초의 무인 착륙을 위해 단 하나의 설계만 선택되었습니다."[13] NASA는 다른 회사의 착륙선뿐만 아니라 Dynetics HLS와 Blue Origin Integrated Lander Vehicle과 같은 선택되지 않은 제안이 나중에 달 착륙 계약에 적합할 것이라고 말했습니다.[13]

경쟁업체의 반대

2021년 4월 26일, 블루 오리진과 다이나믹스는 별도로 미국 정부 책임 사무소(GAO)에서 스페이스X에 대한 수상에 항의했습니다.[32] 2021년 7월 30일, GAO는 항의를 거부하고 나사 아르테미스를 위해 훨씬 더 저렴한 비용과 더 유능한 인적, 화물적 달 착륙 능력을 입찰한 스페이스X에 계약을 수여하는 데 있어 "NASA는 조달법을 위반하지 않았다"고 밝혔습니다.[32][33] GAO가 항소를 기각한 직후 NASA는 SpaceX에 3억 달러의 초기 계약금을 지불했습니다.[34] 항의 행동으로 NASA는 계약에 대한 작업을 승인하지 않았고, 따라서 스페이스X의 작업 시작이 95일 동안 지연되었습니다.[35] Blue Origin은 스타쉽 HLS의 복잡성을 강조하는 인포그래픽 포스터를 제작했습니다. 예를 들어, 스타쉽 HLS가 사용하는 과 같은 극저온 연료로 연료를 주입하는 궤도에서 한 번도 입증된 적이 없는 반면 디자인은 "검증된 기술"을 사용한다고 밝혔습니다.[36]

2021년 8월 13일,[37] 블루 오리진은 "NASA의 제안에 대한 불법적이고 부적절한 평가"에 이의를 제기하는 소송을 미국 연방 청구 법원제기했습니다.[35][38] 블루 오리진은 법원에 스페이스X와의 기존 계약에 대한 NASA의 추가 지출 중단 가처분 신청을 요청했고,[39] 스페이스X는 이전에 작업이 중단된 이후 단 3주 동안 스타쉽 HLS의 NASA 특정 부분에 대한 작업을 허용한 후인 8월 19일 NASA는 계약에 대한 작업을 중단했습니다.[37] 소송에 대한 반응은 부정적이었고, 많은 사람들이 블루 오리진이 아르테미스 프로그램에 불필요한 지연을 초래했다고 비판했습니다.[40][41][42] 11월 4일, 법원은 연방 정부의 기각 동의를 승인했고,[43][44][45] NASA는 가능한 한 빨리 스페이스X와의 작업을 재개할 것이라고 발표했습니다.[46]

아르테미스 4 계약 ("옵션 B")

2022년 3월 23일, NASA는 아르테미스 3호에 이어 2세대 스타쉽 HLS 설계가 시범 임무를 수행할 수 있는 초기 SpaceX HLS 계약에 따라 옵션인 "옵션 B"를 행사할 것이라고 발표했습니다.[47]

2022년 11월 15일, 나사는 옵션 B 상을 11억 5천만 달러로 발표했고, 이 승무원 착륙은 아르테미스 4의 일부로 이루어질 것이라고 발표했습니다.[3] 비행에는 게이트웨이와의 도킹이 포함됩니다.[3] 옵션 B HLS는 "지속 가능한" HLS에 대한 나사의 요구 사항을 충족할 것입니다. 여기에는 4명의 승무원을 지원하고 표면에 더 많은 질량을 전달하는 기능이 포함됩니다.[3]

후속계약

NASA가 SpaceX에 옵션 A 계약을 수여한 후, 의회는 NASA에게 두 번째 HLS 계약을 수여하도록 지시했습니다. 나사는 비 스페이스X 지속 가능한 HLS를 위한 "부록 P"를 만들어 이에 대응했습니다. 이 착륙선은 아르테미스 5의 승무원 시범 비행에 사용될 것입니다. 2023년 5월, 블루 오리진은 NASA로부터 블루 문 달 착륙선을 개발하기 위해 34억 달러를 수여 받았습니다.[48][49] 나사는 스타쉽 HLS 옵션 B와 블루문 착륙선이 아르테미스 5 다음으로 아르테미스 임무를 위해 경쟁할 수 있도록 할 계획입니다.

일정지연

2023년 11월 미국 정부 회계국은 의회에 제출한 보고서에서 스타쉽 HLS가 개발 중에 직면한 몇 가지 과제를 설명했습니다.[50] 2023년 9월 현재 "HLS 프로그램은 13개의 주요 이벤트 중 8개의 이벤트를 최소 [50]6개월 지연했으며, 2개의 이벤트는 "착륙기가 발사될 계획인 해"인 2025년으로 지연되었습니다.[50]

GAO는 또한 스페이스X가 궤도 내 연료 주입 및 극저온 추진제 저장을 위해 "필요한 기술에 성숙하는 제한적인 진전"을 이루었다고 언급했는데, 이는 "스페이스X의 달 착륙 계획의 중요한 측면"입니다.[50] 2023년 NASA는 스페이스X가 극저온 추진체의 궤도 내 이송을 시연하는 임무를 수행할 때까지 스타쉽 HLS의 중요한 설계 검토를 연기했다고 말했습니다.[51]

GAO는 의회에 제출한 보고서에서 "아르테미스 3호 승무원 달 착륙은 2025년에 발생할 가능성이 낮다"며 2027년 초 발사 날짜가 더 유력하다고 결론 내렸습니다.[50][52] SpaceX는 랩터 엔진의 기술이 "상대적으로 성숙했다"고 생각하지만, HLS 개발 사무소는 프로그램과 2025년 타임라인의 "최상위 위험"으로 개발을 꼽았습니다.[50]

NASA의 탐사 시스템 개발 책임자인 짐 프리는 아르테미스 III의 현재 2025년 12월 발사일이 "정말 우려스럽다"고 말한 것으로 전해졌습니다. 그래서 아마 '26'[53]으로 미끄러지는 것을 생각해 볼 수 있을 것입니다. 그는 계약에서 나온 추가 자금이 스페이스X에 공개되기 전에 필요한 스타쉽 HLS의 중요한 설계 검토는 스페이스X가 궤도 내 연료 주입 시연 임무를 완료할 때까지 지연되었다고 말했습니다.[53] 나사의 달과 화성 탐사 전략 책임자는 아르테미스 3호가 2025년에서 2026년으로 늦춰진 것은 부분적으로 스타쉽 HLS와의 "개발 도전" 때문이라고 말했습니다.[54]

2024년 1월 NASA와 스페이스X는 무인 스타쉽 HLS 달 착륙 및 상승 테스트가 2025년에 진행될 것으로 예상되었으며 아르테미스 III는 2026년 9월로 늦춰졌습니다.[2]

참고 항목

메모들

  1. ^ a b HLS는 "인간 착륙 시스템"의 이니셜리즘입니다.
  2. ^ SpaceX의 HLS 입찰 문서에는 14번의 유조선 비행에 대한 보수적인 수치가 사용됩니다. 머스크는 150톤의 유조선 탑재 중량으로 스타쉽 HLS 자체의 탑재 중량과 의도된 연료 부하에 따라 4~8회의 유조선 비행이 필요하다고 말했습니다(미션 프로파일이 탱크를 채우지 못할 수 있기 때문에).

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