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우주 발사 시스템: 달과 그 너머에 한 걸음 더 가까이

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아르테미스 XNUMX호와 두 번째 SLS 로켓의 성공적인 발사가 거의 완료됨에 따라 항공우주 전문가들은 이것이 심우주로 향하는 길고 짜릿한 고속도로의 시작일 뿐이라고 확신하면서 차세대를 참여시킵니다.

Boeing의 우주 발사 시스템(SLS) 추진 엔지니어인 Amanda Swanson은 매일 그녀의 허스키 믹스인 Riley를 케네디 우주 센터에서 약 45분 거리에 있는 올랜도에 있는 그녀의 아파트 밖에 있는 개 공원으로 데려갑니다. 종종 그녀는 수학과 과학에 대한 그녀의 사랑에 대해 Swanson과 이야기하기를 좋아하는 앞머리와 안경을 쓴 조숙한 XNUMX학년 학생을 만납니다. 아르테미스 XNUMX호의 첫 발사 시도 직전인 XNUMX월에 소녀는 스완슨에게 다가가 이렇게 말했습니다. 그것은 아르테미스라고 불리며 결국 최초의 여성을 달로 데려갈 것입니다!”

Swanson이 최근에 이 이야기를 했을 때, 그녀는 16월 XNUMX일 케네디 우주 센터에서 아르테미스 발사에서 여전히 높이 올라타고 있었고 초등학교 XNUMX학년만큼 흥분했습니다. 그녀는 어린 친구에게 자신이 그 로켓을 만드는 일을 했다고 말하고 휴대전화로 자신의 사진을 보여주었고 소녀는 매우 기뻐했다고 말했습니다. Swanson은 "젊은 세대에게 이것이 가능하다는 것을 보여주는 것은 정말 멋진 일입니다."라고 말했습니다. “나는 그녀에게 '계속해서 꿈을 추구하라'고 말했습니다. 우리는 달에 갈 것이고 그 후에는 화성에 갈 것입니다. 당신은 그것의 일부가 될 수 있습니다.'”

50여년 전 우주 비행사가 마지막으로 달 표면을 걸은 이후로 인간은 달로 돌아가 그곳에 기지를 세우고 그 너머를 여행하는 꿈을 꾸었습니다. XNUMX월에 세계에서 가장 강력한 로켓인 SLS 위의 무인 오리온 우주선인 아르테미스 XNUMX호가 발사됨에 따라 미국은 심우주 탐사가 현실이 되는 날에 중요한 한 걸음 더 다가섰습니다.

아폴로 이후 이 순간을 꿈꿔온 업계 베테랑이자 보잉 부사장 겸 SLS 프로그램 매니저인 존 섀넌(John Shannon)은 “아르테미스 7호 미션은 짜릿한 성공이었고 전 세계 사람들이 로켓의 성능을 보게 됐다”고 말했다. 프로그램은 그가 XNUMX살 때 끝났습니다. “그러나 나에게 똑같이 흥미로운 것은 이것이 일회성 임무가 아니라는 것입니다. 성공을 계속해서 함께 할 수 있는 공장, 팀 및 공급망을 구축하는 것입니다.”

아르테미스 세대

그리스 신화에 나오는 달의 여신 아르테미스(Artemis)는 아폴로(Apollo)의 쌍둥이 자매의 이름을 따서 적절하게 명명된 것으로, 달 표면까지 가는 길을 닦을 일련의 심우주 미션입니다. 이 임무는 NASA의 국제 우주 정거장이 지구 저궤도에 있는 곳보다 거의 1,000배 더 먼 달에 최초의 여성과 최초의 유색인종을 착륙시킬 것입니다. Artemis는 달과 그 주변에서 최초의 장기 인간-로봇 존재를 확립할 것입니다. 그리고 달의 과학과 탐사를 지원할 우주선인 Gateway가 있습니다. 결국 Artemis는 140억 XNUMX천만 마일 떨어진 화성에 최초의 우주 비행사를 보낼 것입니다. 앞으로 수십 년 동안 이러한 임무를 현실화하는 데 필요한 헌신, 근면, 열정 및 흥분은 각계각층의 젊은 열광자들의 어깨에 주로 달려 있습니다. 물론 그들은 아르테미스 세대라는 별명을 가지고 있습니다.

어린 시절을 별을 바라보며 보낸 스완슨은 "아폴로 프로그램은 이전 세대를 위한 결정이었습니다."라고 말했습니다. "그리고 미래 세대를 정의할 아르테미스의 일원이 되는 것은 믿을 수 없을 정도로 흥미진진합니다."

초등학생 때 Swanson은 걸스카우트 천문학 배지를 받았고 왜 그녀가 완벽한 우주비행사가 될 것인지 설명하는 편지를 NASA에 썼습니다. 고등학교 때 그녀는 NASA의 Great Moonbuggy Race를 위한 인간 동력 달 탐사선을 설계하고 제작하기 위해 팀을 이끌었고, 대학에서 그녀는 SLS에 대해 이야기한 보잉 엔지니어를 만났고 그 후 그녀의 길은 분명해졌습니다.

Boeing에서 지난 XNUMX년 동안 그녀는 설계 엔지니어에서 출시 팀 지원을 위한 생산 작업 리드로 전환했습니다. 그녀는 앨라배마에서 루이지애나, 미시시피, 플로리다까지 핵심 무대 차량을 따라가면서 회의실에 있는 유일한 여성에서 같은 회의실에 있는 대다수의 일부가 되었습니다. .

"저는 어린 소녀들에게 마음만 먹으면 무엇이든 할 수 있다는 모범을 보여주면서 이 추세가 미래에도 계속되기를 바랍니다."라고 그녀는 말했습니다. “젊은이들에게는 표현이 중요합니다. 그래서 아르테미스 미션의 메시지가 그토록 중요합니다. 다음 세대에게 영감을 줄 차기 Katherine Johnson 또는 Sally Ride가 언제가 될지 알 수 없습니다.”

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25월의 아르테미스 발사는 최상급으로 가득 차 있었습니다. 오리온은 세계에서 가장 강력한 로켓 위에 앉았습니다. XNUMX일 동안 달 주위를 왕복하는 임무에서 인간을 위해 제작된 어떤 우주선보다 더 멀리 비행했습니다. 우주정거장에 도킹하지 않고 인간 우주선보다 더 오래 우주에 머물렀다. 이전 모델보다 더 빨리 집으로 돌아왔고 더 뜨거운 온도에 직면했습니다.

그러나 오전 1시 47분에 라이브로 본 사람들에게 가장 오래 지속되는 이미지는 212피트 길이의 코어 스테이지와 거대한 주황색 불꽃이 밤을 즉시 낮으로 바꾸는 이 초대형 차량의 이미지였습니다. 수 마일 떨어진 곳에서 관중들은 눈부신 빛으로부터 눈을 가리고 가슴에서 진동을 느꼈습니다. 그들은 환호하고, 박수를 치고, 포옹하고, 울었습니다. 출시 베테랑들에게도 감동의 순간이었다.

최초의 유인 비행인 Artemis II의 추진 통합 및 테스트 책임자인 Wes Adams는 "나에게 눈에 띄는 것은 그것이 얼마나 밝고 강력한지였습니다."라고 말했습니다. 그는 50년 전 인간 우주 여행을 위해 제작된 NASA의 마지막 탐사급 로켓에 대해 "우리는 새턴 V가 타워를 청소하는 전형적인 장면을 알고 있습니다."라고 말했습니다. “하지만 그런 일이 일어나는 것을 직접 보고 느끼려면. 그것은 내가 전에 경험한 것과는 달랐습니다.”

Core Stage 1에서 부적합 문제 해결을 담당한 Boeing 연락 엔지니어 Sarah Harden은 "감정에 휩싸였습니다."라고 말했습니다. 그녀는 몇 마일 떨어진 곳에서 발사를 지켜보았고 정기적으로 발사되는 것을 보았음에도 불구하고 이번 발사는 느낌이 달랐다고 말했습니다. “지금의 위치에 도달하기까지 수년간의 고된 작업, 초과 근무, 주말 및 지속적인 개선이 필요했습니다. 가능한 한 가장 멋진 방식으로 성과를 거두고 많은 부분이 함께 작동하는 것을 볼 수 있다는 것은 놀라운 일이었습니다. 그리고 별 탈 없이 잘 나갔다."

하든은 미네소타에서 어렸을 때부터 우주 프로그램에 참여하고 싶었고 1986년 비극적인 우주 왕복선 챌린저호 폭발을 본 후에야 그녀의 결심이 강해졌습니다. 특히 내 일생 동안 달에 장기적으로 존재하는 것을 보게 되어 기쁩니다.”라고 그녀는 말했습니다. “출시는 우리 프로젝트만이 아니었습니다. 우리는 달과 화성에서 개발하는 연구와 발전을 통해 지구상의 모든 사람들의 삶을 개선할 수 있을 것입니다. 이것은 진정으로 모든 인류를 위한 것입니다.”

Boeing의 SLS 및 Science Mission Directorate 사업 개발 책임자인 Kristine Ramos는 SLS의 잠재력에 끝없이 놀랐다고 말했습니다.

SLS 핵심 단계 및 ICPS(Interim Cryogenic Propulsion Stage)의 설계, 개발, 테스트 및 생산을 위한 주요 계약자인 Boeing이 제작한 로켓 변형 제품군은 몇 세대에 걸쳐 심우주 목적지로 비행하여 점점 더 강력하게 진화할 것입니다. 구성. 예를 들어 네 번째 Artemis 임무는 ICPS 대신 훨씬 더 강력한 EUS(Exploration Upper Stage)로 비행합니다. 그 추가 전력으로 SLS는 한 번의 발사로 지구 궤도 너머로 42톤의 리프팅 용량을 제공할 것입니다. 그것은 도중에 많은 급유 없이는 다른 어떤 로켓도 비교할 수 없는 강력한 도달 거리입니다.

SLS는 극저온 액체 수소, 액체 산소 및 스테이지의 R-25 엔진 XNUMX개에 공급되는 모든 시스템과 로켓의 비행을 제어하는 ​​데 필요한 비행 컴퓨터 및 항공 전자 장치를 저장합니다. 미래의 차량은 달, 화성 및 기타 심우주 목적지에서 지속적인 존재를 지원하는 데 필요한 탐사 시스템을 위한 대형 화물과 함께 Orion 승무원 차량을 한 번의 발사로 운반할 수 있습니다. 이 임무는 이전보다 더 빨리 목적지에 도달할 것이며 궤도선, 착륙선 및 로버와 같은 거대하고 완전히 조립된 인프라를 포함하여 인간이 거주하는 우주선과 무거운 화물을 모두 필요로 하는 임무를 위한 새로운 궤도와 궤적을 열 것입니다.

최근 Boeing에서 XNUMX년을 축하한 Ramos는 "우리는 아직 SLS로 표면을 훑어보지 않았습니다."라고 말했습니다. "이 차량이 무엇을 할 수 있는지 확인한 후에는 어디로 갈 수 있습니까?" 그녀는 발사를 본 모든 전문 배경의 사람들이 영감을 받기를 바랍니다. 물론 엔지니어뿐만 아니라 식품, 섬유, 법률, 의학 및 언젠가 우리가 심우주에서 배우는 것으로부터 혜택을 받을 다른 분야에서 일하는 사람들도 마찬가지입니다.

Ramos는 이제 핵심은 Artemis가 중요하고 지속 가능한 이유를 설명하면서 다른 회사, 다른 국가 및 학계에 알리는 것이라고 말했습니다. Ramos는 "이제 출시되었으므로 대중을 교육해야 한다고 생각합니다."라고 말했습니다. “이 로켓으로 무엇을 할 수 있는지 보세요! 당신의 일생에 무슨 일이 일어날지 보세요! 우리는 당신에게 첫 번째 로켓을 주었습니다. 이제 미션이 필요합니다. 우리는 다른 사람들이 따라잡기를 기다리고 있습니다!”

많은 지역 사회가 목성의 위성 유로파를 탐험하기 위해 착륙선을 배달하는 것을 포함하여 새로운 임무 기회를 가능하게 하는 중장비 차량을 찾고 있습니다. 토성의 위성 엔셀라두스의 샘플링 간헐천; 토성의 달 타이탄의 액체 탄화수소 호수 탐험; 대구경 우주 기반 망원경을 사용하여 거주 가능한 행성 찾기; 태양광 발전소를 시작합니다. SLS는 또한 지구를 위협하는 소행성의 방향을 바꾸거나 태양 물리학, 성간 공간 및 우주의 기원에 대한 광범위한 연구와 같은 행성 방어 임무를 지원할 수 있습니다. 이러한 모든 임무 등에서 SLS는 다른 파트너의 기준점 역할을 합니다.

Ramos는 "이러한 커뮤니티는 모두 과학 임무를 로켓에 실을 방법을 찾고 있으며 SLS의 지원이 필요합니다."라고 말했습니다. 그녀는 SLS가 지구에서 매우 큰 탐사선을 들어 올릴 수 있을 뿐만 아니라 매우 빠르게 움직여 기존 로켓보다 훨씬 짧은 시간에 목적지에 도달할 수 있다고 언급했습니다. 목성까지의 XNUMX년 여행은 XNUMX년 반이 됩니다. 즉, 우주선이 더 빨리 도착하고 데이터를 몇 년 더 빨리 반환한다는 의미입니다.

1970년대에 보이저가 발사되었을 때 성간 우주에 도달하는 데 30년 이상이 걸렸습니다. 인간이 만든 물체가 도달한 것은 이번이 처음입니다. "때때로 그것은 수석 수사관의 생애 동안이 아닙니다."라고 Ramos는 말했습니다. “SLS를 사용하면 13~14년 안에 도달할 수 있습니다. 그 시간 동안 다른 행성에서 배우는 것이 우리의 삶을 바꿀 수 있습니다.”

기업으로서, 국가로서 어려운 일을 성취하다

2020월 출시는 XNUMX년에 걸친 개발, 엔지니어링, 생산 및 제조의 절정을 이뤘습니다. 그 XNUMX년에는 세계적인 유행병, 허리케인, 기술 문제, 공급망 지연 및 다른 생산 위치로의 이동과 같은 좌절도 포함되었습니다. XNUMX년에만 New Orleans의 Michoud Assembly Facility는 XNUMX개의 주요 기상 현상을 목격했습니다. 그러나 XNUMX월 발사일까지 NASA와 Boeing은 수백만 건의 비행 소프트웨어 시뮬레이션 테스트를 완료했습니다.

Shannon은 "우리 팀은 항상 새로운 아이디어를 추진하고 Boeing과 공급망 전체에서 새로운 관점을 끌어냅니다."라고 말했습니다. "혁신은 우리가 기술 및 일정 문제를 모두 이겨낸 방법입니다." 그는 사람들이 그에게 출시 당시 모든 것이 완벽하게 작동했다는 것에 놀랐는지 물었을 때 그의 대답은 항상 같다고 말했습니다. 설계한 그대로"라고 말했다. "우리는 성능에 감격했지만 놀라지는 않았습니다."

Boeing은 로켓 설계가 견고하다는 것을 알고 있으므로 SLS 팀은 향후 Artemis 임무를 위한 생산 및 조립 활동으로 관심을 돌려 공장 설정, 도구 및 프로세스에 대해 배운 교훈을 구현하고 있습니다.

Swanson은 “차량을 처음 제작했을 때 많은 어려움에 직면했습니다. "구성 요소가 서류상으로는 완벽해 보일 수 있지만 실제 문제를 해결하고 다양한 문제를 해결하기 위한 솔루션을 제시하고 조정 및 조정을 수행하고 정점을 확인해야 합니다." 그녀는 프로세스 구축 및 간소화 방법에 대한 첫 번째 미션에서 많은 것을 배웠다고 말했습니다. "발사 주기가 더 잦아짐에 따라 향후 미션에서 모든 것이 빠르게 결합되는 것을 보는 것은 흥미로울 것입니다."

이미 Boeing은 공급업체로부터 대량 구매를 통해 프로세스를 간소화하고 비용을 절감하기 시작했습니다. 예를 들어 처음에는 조립 중에 작업자들이 큰 빔 중 일부에 구멍을 뚫었습니다. 2017년 대학 졸업 후 추진 팀에 합류한 Adams는 어린 시절 우주 비행사 Robert Curbeam에게 영감을 받았습니다. Adams는 그들이 이미 현장에 도착한 이러한 구조적 구성 요소의 시추 작업을 변경하여 몇 개월을 절약했다고 ​​말했습니다.

어떤 경우에는 테스트 출시를 통해 Boeing에 미래 차량의 중복을 약간 조정하고 줄일 수 있다고 알렸습니다. 예를 들어, 엔지니어들은 극저온 환경으로부터 구성 요소를 보호하기 위해 Artemis I에 엄청난 수의 히터를 포함했으며 Shannon은 나중에 그러한 히터 중 일부가 필요하지 않다는 것을 깨달았다고 설명했습니다. 일부를 제거하면 전체 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다.

SLS 프로그램이 로켓 개발 노력에서 운영으로 전환됨에 따라 Boeing은 NASA와 협력하여 효율성을 높이고 70년 된 Michoud의 공간을 최적화하여 일부 어셈블리를 Kennedy 우주 센터로 옮겼습니다. Swanson이 감독하는 이 변화를 통해 Michoud의 인력은 거대한 추진제 탱크와 XNUMX개의 엔진을 자랑하는 강력한 상부 단계인 첫 번째 EUS를 구축하여 지구를 훨씬 뛰어넘는 페이로드 속도를 낼 수 있습니다.

모든 주요 핵심 스테이지 구조물은 세계에서 가장 큰 마찰 교반 용접 도구를 포함하여 최첨단 제조 장비를 사용하여 Michoud(Saturn V 스테이지가 건설된 곳)에서 계속해서 제조될 것입니다. Artemis III부터 이러한 핵심 단계는 최종 엔진 조립 및 통합을 위해 Kennedy의 차량 조립 건물로 배송됩니다. 현재까지 Artemis II의 주요 핵심 스테이지 부품 2023개 중 3개가 합류했으며 팀은 곧 엔진을 연결하여 4년 Kennedy에 전달되기 전에 Michoud에서 스테이지를 완료할 예정입니다. Core Stage 5, 6 및 XNUMX는 다양한 단계에 있습니다. Core Stage XNUMX의 건설 및 부품이 이미 인도되고 있습니다.

수십 년 전 Apollo 프로그램이 그랬던 것처럼 Artemis는 항공우주 산업의 플레이어들을 하나로 모을 것입니다. SLS는 1,100개 이상의 주에 있는 45명의 계약업체, 수십 년간의 실무 경험이 있는 우주 왕복선 베테랑 팀과 3D 인쇄 및 CAD 모델링의 에이스인 항공 우주 초보자 팀 간의 협력을 통해 탄생했습니다.

Shannon은 우주왕복선 프로그램에 참여한 많은 회사들이 우주 시스템 공급망에 다시 합류하여 인증을 갱신하고 자체 인재 및 공급망을 재구축함에 따라 전체 산업에 혜택을 주고 있다고 말했습니다.

Shannon은 “미국 소기업들은 문자 그대로 NASA 우주 시스템의 기본을 제공하고 있습니다. “NASA는 앞장서서 경쟁력 있는 우주 산업을 재건하는 데 필요한 안정성을 제공합니다. 이는 미국 제조업에 대한 최고의 투자 중 하나입니다.”

우주 산업은 또한 역사적으로 모든 배경과 통로 양쪽에서 미국인을 통합하는 산업이라고 Shannon은 말했습니다.

“아르테미스가 하는 일에 정치적인 의도는 없습니다.”라고 그는 말했습니다. "그것은 우리가 여전히 국가로서 어려운 일을 할 수 있다는 자부심과 단합을 가져옵니다."

오늘날 그 노력은 달 주위에 게이트웨이 우주 정거장을 건설하는 것을 의미합니다.

Shannon은 "이것은 긴 우주 탐사 사슬의 첫 번째 고리입니다."라고 말했습니다. 요즘 그는 밤에 밖을 걸을 때 달을 다르게 본다. "저는 이제 우리를 그곳으로 데려다 줄 수 있는 승무원 가능한 우주선이 있다는 것을 압니다."라고 그는 말했습니다. “그리고 35년 안에 우리는 그 주위를 궤도에 돌릴 승무원을 갖게 될 것입니다. 저는 XNUMX년 동안 우주 사업에 종사해 왔지만 여전히 제 마음을 사로잡습니다.”

아르테미스 16호를 발사한 지 며칠 후 오리온에서 지구와 달이 함께 어우러져 우주의 암흑 속에 매달려 있는 놀라운 사진이 돌아왔을 때 Shannon은 이 사진을 XNUMX세 딸과 공유했습니다.

Shannon은 "그녀는 깜짝 놀랐습니다."라고 말했습니다. 그는 이것이 그녀와 그녀의 형제들이 언젠가 달 위를 걸을 기회를 갖게 될 첫 번째 단계일 뿐이라고 그녀에게 말했습니다. "16세 소년이 우주에서 우리가 어디에 있는지, 지구가 얼마나 작고 연약한지에 대한 관점을 갖게 하려면 정말 큰 일을 한 것입니다."

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