국제우주정거장(ISS) 개관 및 우주사업 진행 현황 > 행 성

사진#1

1. 국제우주정거장의 역사와 개관

국제우주정거장(International Space Station: 이하 ISS)을 위한 조립은 1998년 말에 처음으로 시작되었고 애초에는 2004년 완성을 목표로 했으나 계속 지연되고 있다.

40년간 독자적으로 우주개발계획을 추진해온 NASA는 우주환경을 이용하고 달과 행성을 탐사하기 위한 중계기지로서 우주정거장이 필요하다고 생각했다. 1984년 레이건 대통령은 10년 이내에 우주정거장을 건설하겠다고 공언했지만, 미국의 힘만으로 엄청난 예산을 감당하며 우주정거장을 건설하는 것은 무리였다.

그래서 1992년 미국은 유럽 우주기구 산하 11개국(네덜란드, 노르웨이, 덴마크, 독일, 벨기에, 스웨덴, 스위스, 스페인, 영국, 이탈리아, 프랑스), 일본, 캐나다, 브라질, 그리고 10년이 넘게 우주정거장을 운영해온 러시아를 끌어들여 국제우주정거장 계획을 수립했다. 국제우주정거장의 이름은 '알파'로 정해 졌다.

1984년 미국의 레이건 대통령은 궤도상에서 지속될 수 있고 거주할 수 있는 station의 건립계획을 수립했다. 미국은 캐나다, 유럽, 일본에 같이 동참할 것을 제의했고 Canadian Space Agency(CSA), European Space Agency(ESA)가 1988년 9월에 동참했고 1989년 5월에 일본정부도 동의했다. 미국과 러시아의 유인비행선에 있어서의 빠른 협력의 발전은 1993년 12월에 ISS의 프로그램에 몇가지 동의를 얻어냈고 빠른 협력으로 이어졌다.

러시아의 참여로 ISS의 구조의 수정을 가했고 현재의 구조가 되었다. 오늘날 국제적인 협력으로서의 ISS 프로그램의 구조는 참여하고 있는 모든 정부들의 복합적인 국제적인 정부의 동의에 의해서 세워졌고 NASA와 정부의 입장을 표명하고 있는 기구들과의 관계된 이해속에 세워졌다.


사진#2

2. 국제우주정거장의 건설(ISS Development)

러시아의 우주정거장 '미르'에 이어 우주여행의 출발점이 될 21세기의 초대형 우주정거장 건설사업은 1998년 11월 20일 오전 9시40분(한국시간 오후 3시40분) 러시아가 우주정거장 전체 구조물의 한 부분인 모듈을 우주공간에 쏘아 올리는 것으로 시작되었다.

'자리야'(새벽 또는 일출이라는 뜻)로 명명된 이 모듈은 카자흐스탄의 바이코누르 공군기지에서 로켓에 실려 발사되었다．러시아의 자금난으로 몇차례나 연기된 끝에 미 보잉사의 자금지원을 받아 마침내 발사된 자리야는 우주정거장 건설시 예인선 구실을 하며 동력을 제공하는 모듈이었다．이어 미국이 12월 2일 우주왕복선 엔데버호로 두번째 모듈 ‘유니티’를 우주에 보내 자르야와 연결했다. 건설비용 4백억달러를 넘는 이 초대형 국제 협력 프로젝트에는 미국이 총 자금의 절반 가량을 부담하며 사실상 조정자역을 담당했다.

국제우주정거장은 86년 러시아가 발사한 첫 우주정거장 ‘미르’에 이은 제2세대 우주정거장이다. 규모가 엄청난데다 미국과 러시아의 주도로 유럽우주국(ESA)소속 11개국과 일본 캐나다 브라질 등 18개국이 공동으로 참여한다는 점에서 특히 눈길을 끈다.
모듈은 인류가 우주에 건설하는 최대구조물인 이 우주정거장을 우주공간에서 쉽게 조립하기 위해 지상에서 부품을 미리 결합한 것을 말하며 참여국가들이 분담해 만들고 있다．예컨대 우주비행사의 거주공간 관련 모듈은 미국 · 러시아가， 실험공간은 미국 러시아 유럽 일본이 나눠 맡는 식이다．거주공간에는 장기체류를 위해 야채·냉동식품을 넣어둘 냉장고，샤워실도 갖춰질 예정이다．

총 43개 모듈이 일단 완성되더라도 이를 우주공간에 차례로 쏘아 올리는 데만도 45차례의 우주비행이 필요하다．모듈이 발사된 후에는 우주 비행사 3명이 미국 우주왕복선을 타고 올라가 우주유영을 하며 조립작업을 진행한다.

새 우주정거장은 본체 길이만 88m에 태양전지판 날개 길이가 1백8m(미르호 본체 길이는 약 30m). 축구장 2개를 합쳐놓은 어마어마한 크기이기 때문에 지상에서도 비록 별처럼 보이기는 하지만 육안으로 관찰할 수 있을 것으로 기대된다. 우주인이 활동가능한 실내 공간만 보잉 747기 실내의 2배. 건설 후 20년간 사용될 국제우주정거장 안에서는 평균 7명의 우주인이 지상 4백㎞의 우주에 장기체류 하면서 장기 우주체류가 인체에 미치는 영향, 천체탐사 등 무중력 상태를 이용한 다양한 실험 및 관측이 펼쳐진다.(2004년 현재 미국과 러시아인 각 1명씩만이 거주하고 있다.)

국제 우주정거장은 다양한 우주 실험에 독보적인 환경을 제공하게 된다. 예를 들어 중력의 영향을 거의 받지 않는 상태에서 강도는 높으면서 무게는 엄청나게 가벼운 새로운 물질을 만든다든지, 효능이 높은 고순도 의약품을 제조한다든지 하는데 필수적인 공간이 된다. 장기적으로는 우주의 신비를 푸는 우주 과학의 전당으로 자리매김할 수도 있다. 반물질을 연구하고, 우주에서 날아오는 각종 신비한 전파를 분석하는 일 따위다.

한편으로는 우주 식민지 개척을 위한 달 또는 화성 탐사선들이 머물러 갈 임시 정거장으로, 또는 아예 우주정거장으로 부품을 날라 우주선을 조립하는 일도 가능할 전망. 금의환향한 존 글렌 미국 상원의원에서 보 듯, 우주 생활이 인체에 어떤 영향을 미칠지를 탐구하는 것도 빼놓을 수 없는 연구 주제이다.

현재까지의 공정 진척도는 40%정도. 컬럼비아호 사고 이후 공정은 중단된 상태이고 러시아의 소유즈 호가 식량과 생활 물자만을 공급하고 있다. 게다가 2004년 9월 궤도를 이탈한 ISS는 계속 고도가 낮아지고 있는 데다가, 2004년 11월에 발사한 러시아의 M-50도 ISS를 정상 궤도로 돌려놓지 못해 추락의 우려가 증폭되고 있다.

사진#3

3. 국제우주정거장의 구성

(1) A Module Named "Destiny" : the U.S Laboratory Module

미국의 연구실, Destiny라 이름 붙여진 모듈은 많은 중요한 연구들이 행해질 곳이다.
몇 개의 외형을 보면Destiny내부 구조는 24개의 설비에 필요한 선반들의 자원 요구에 맞추어져 있다.
그중 13개는 ISPR의 연구를 위한 것이고 나머지는 ISS를 조정하는 기능 등에 사용된다.
Destiny는 스테이션에 장착된 최초의 연구모듈이 될 것이고 가장 앞선 연구 프로젝트를 수행할 것이다.
Destiny의 ISS의 비행동안 대부분을 지구를 향한 한쪽은 매우 높은 광학적 성능을 가진 원형창을 포함하고 있다. 이 창의 모듈 안쪽은 Window Observational Research Facility(WORF)가 거주할 선반의 아래쪽에 위치할 것이다.

(2) U.S Centrifuge Accommodation Module (CAM)

CAM은 미국에 의해 건설되었고 국제 중력생물연구기구와 협력하고 있다.
이것은 2.5m의 지름의 원심분리기를 가지고 있는데 이것은 중력생물학에 할당된 연구설비중 매우 핵심적인 것이다.
이 설비는 Life Science Glovebox와 두 개의 Habitat Holling Rack과 Cryo-Freezer를 포함한다. 게다가 9개의 위치가 쌓는 기능의 선반을 제공한다. 하나는 중력생물학 연구를 위한 시스템선반으로 제공되고 나머지 8개는 모듈사용자를 위해 임무와 임무중간의 기본적으로 요구되는 적재물을 쌓는 공간으로 놓여진다.

(3) U.S Intergrated Truss Attachments

오른쪽에 payload가 장착될 수 있는 ISS의 트러스의 한쪽에 4개의 위치가 주어져 있다.
일반적으로 이 장착위치는 그림에 있다. 아래쪽, 지구방향으로 트러스의 한쪽에 2개의 장착위치가 주어지고 두 개는 반대의 천정쪽에 있다. 장착위치는 유용장치와 연결장치를 만나게 하기 위한 것뿐 아니라 새개의 안내장치와 payload의 안전을 위한 잡는 걸쇠가 사용된다.
그림에 두 개의 천정 장착위치에 하나의 트러스면과 큰 크기의 payload가 묘사되어 있다.
다음에 작은 규격화된 EXPRESS(EXpridite the PRocessing of Expriement to Space Station)가 여러개의 payload를 운반하고 있다.

사진#4

(4) Japanese Experiment Module (JEM)

일본실험모듈(Japanese Experiment)은 Kibo라는 이름으로 또한 알려져 있다.
JEM은 ISS의 한 부분으로서 일본의 NASDA에서 연구지원과 지구궤도에서의 실험을 위해서 추진했다. 그림에서 보듯이 JEM은 몇 개의 주된 시스템이 모여 궤도를 돌고 있다.
JEM-PM(JEM Pressurized Module)은 우주에서의 의학, 생명과학, 재료공학, 생명공학 등의 연구를 위한 실험공간이다.
또한 JEM-PM은 외부의 진공으로부터 설비를 들여올 때 설험실 전체를 다시 기압정상화 시키지 않고도 airlock chamber를 통하여 들여올 수 있는 기능을 가지고 있다.

JEM-PM은 연구 payload를 위해 10개의 ISPR을 제공한다. 그 중 5개는 NASA-NASDA의 자원분배협약에 따라서 나사에게 분배되어 있다.
JEM Exposed Facility(JEM-EF)은 우주환경에 노출된 pallet구조이며 통신, 우주과학, 공학, 재료공학, 지구관측 같은 실험연구를 지원하기 위한 목적으로 세워진 것이다.
전체 10개의 payload 위치가 제공되며 역시 자원분배협약에 따라서 4개의 위치가 나사에 제공된다.

또한 JEM-PM과 JEM-EF는 기압정상화된 저장공간과 연구제공물들을 쌓기 위한 이동모듈, 여분의 하드웨어와 안쪽의 사용자 payload를 제공하기 위한 Experiment Logistics Module-Pressured Section(ELM-PS)를 가지고 있다.
또한 un-pressurized Experiment Logistics Module-Exposed Section(ELM-ES)가 있다. 이는 여분의 외부의 기계장치와 사용자 payload를 저장하거나 운반하는 기능을 제공한다.

(5) Columbus Module

Columbus Module은 ESA에 의해 ISS에 세워진다. 이것의 내부구조는 연구 payload를 위해 총 10개의 ISPR을 제공하며 NASA-ESA 협약에 따라서 그 중 5개가 나사에 제공된다.
비용절감을 위하여 Columbus Module의 기본적 설계는 다목적 전략 모듈(Multi-purpose Logistics Module:MPLM)이고 수송모듈은 이탈리아 항공우주국인 Agenzia Spaziale Italiana(ASI)에 의해 ISS 프로그램에 제공된다.
Columbus Module는 재료과학, 유체과학, 생명과학, 기술과학 등의 ESA에서 결정한 일반적인 목적의 실험실로 설계되었다.

Columbus 프로그램의 미세중력 기구의 한 부분으로서 ESA는 재료공학, 생물학, 심리학, 유체과학의 학문이 연구될 다섯 개의 다중사용자 실험실을 제작하고 있으며 유럽의 과학자들에게 제공될 것이다.
이런 기구들은 명목상으로는 ESA의 Columbus Module에 속해 있지만 특히 미국같은 다른 국제파트너에 속해있는 모듈의 기구들과 교환이 사용의 이해에 대한 것으로 일어날 것이다.

외부환경에 노출된 payload 기구가 Columbus Module에 계획되었다. 그것은 두 개의 Columbus Pressurized Module과 천장과 천저에 위치하는 cone에 부착되어 분리된 지지구조로 되어있다.
NASA-ESA의 자원분배협약에 의해 50%의 자원이 나사에 제공되어 진다.

사진#5

(6) Russian Segment

러시아의 부분은 두 개의 러시아 과학자들에의한 연구 payload를 지원하기 위한 연구모듈로 되어있다. 이 부분은 다른 시스템과는 분리된 ISS의 나머지부분으로부터 전력과 데이터를 얻을 것이다

출처 : http://cafe.naver.com/kds520(사진)

추천0 비추천0