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소유즈 계획

last modified: 2015-03-29 01:58:25 Contributors

Contents

1. 개요
2. 소개
3. 아폴로와 도킹
4. 구성 및 안정성
5. 주요 사고
6. 기타


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[JPG image (188.97 KB)]

소유즈 우주선의 최신형 버전인 소유즈 TMA-M

1. 개요

Союз(발음은 싸유스에 가깝다). 소련의 3번째 우주계획. 캡슐형 우주선의 본좌. 우주선의 AK-47


2. 소개

초기에는 아폴로 계획의 대응 계획이었으나, 소련의 선행 계획(소유즈 초기의 별칭)인 드 계획이 실패했다. 더불어서 미국이 아폴로 계획을 먼저 성공시킴에 따라서 살류트 계획(1세대 우주 정거장)으로 넘어가 그 후 우주왕복선과 대응 계획을 이루게 되었다.

1963년에 소련의 로켓 천재 세르게이 코롤료프가 원형설계했다. 그가 설계한 R-7 로켓과 함께 계속 개량되어 50년이 지난 지금도 쓰이는 명작이다. 당시 소련에는 컴퓨터의 응용 사용이 허가되지 않아서 우주선을 설계하기 위한 계산을 모두 사람 손으로 했다고... - 진정한 수제품- 60년대 소련은 세계 최고의 슈퍼 컴퓨터와 세계적 수준의 컴퓨터 기술을 보유하고 있었다. 당시 소련식 컴퓨터를 사용할 것인가, 아니면 미국의 세계 표준을 따를 것인가에 대한 논쟁 때문에 순수 컴퓨터 공학 이외의 분야에 대한 응용 사용 허가가 나지 않았었다.

최초의 소유즈는 아폴로의 대응계획으로 에 가기 위한 형태로 만들어졌다. 따라서 현재 쓰이는 R-7 발사체가 아닌 N-1에 실릴 예정이었다. 그러나 N-1 로켓의 개발 실패로 달에 갈 수 없게 되자 궤도용 우주선으로 쓰이게 된다. 소유즈의 기수 둥근 부분은 원래 달에 착륙할 부분이었던 것이다. 머리가 없는 형을 존드(зонд: 탐침)라고 한다.

우주경쟁의 제2막인 우주 정거장의 필요성이 대두되면서 우주왕복선의 재사용 법칙과 정반의 개념인 대량 생산·박리다매 정책으로 무한 양산되고 있는 우주선이다. 카이랩 이후 미국이 우주 정거장을 포기한 이후, 소련은 1980년대 미르라는 우주 정거장을 운용했는데, 거기에 정기적으로 사람과 물자를 실어나르기 위해 매년 여러 차례 발사되었다. 운용발사 비용은 몇 번 발사하는데도 매년 20억 달러 안팎으로, 한 번 발사하는데 16억 달러가 드는 우주왕복선에 비해 몇 분의 일 밖에 안 되는 초저가. 발사체 조립도 정밀 기기보다는 사람의 감각에 주로 의존한다고.

사실 소련도 우주왕복선 "부란"을 만들었지만, 가난크리+소련 붕괴 크리를 맞으면서 계획이 통째로 무산된다. 부란은 1988년 11월 15일에 단 한번 무인발사 해본 후 고철이 되어 버렸다(...).

3. 아폴로와 도킹


1972년, 미국과 소련은 각자의 우주선인 아폴로와 소유즈가 우주에서 도킹을 시도하는 프로젝트를 계획한다. 바로 아폴로-소유즈 테스트 프로젝트. 냉전 상황상 두 국가의 관계는 앙숙이나 다름없었음에도 우주의 평화적 이용이라는 명분으로 이러한 프로젝트가 계획될 수 있었던 것이다. 아폴로 계획은 이미 끝났지만, 미국은 비공식적으로 이 아폴로 우주선을 아폴로 18호라고 명명했다. 이는 우주정거장 운용을 위한 기술축적의 의도도 있었다. 미국과 소련 양국은 이를 위해 도킹 베이의 규격을 맞추었고, 여러 기술적 세부사항을 논의했다.

1975년 7월 15일 각각 케네디 우주센터와 바이코누르 우주기지에서 발사한 소유즈와 아폴로는 7월 17일 지구궤도상에서 도킹에 성공했고, 19일 각각 도킹을 해제하고 지구로 귀환하였다.

도킹 후 상호 이동시에 문제가 있었다. 아폴로는 순수 산소였고, 소유즈는 지상과 같은 상태의 혼합공기여서 이 차이로 인한 잠수병의 위험이 있어서 도킹 어뎁터를 제작하였다. 도킹 후 여기에서 잠시 대기했다가 상대편으로 건너가곤 했다.

이것은 아폴로의 마지막 비행이었지만, 소유즈는 계속 개량되어 아직까지도 현역으로 쓰이고 있다.

사진에서 보면 아폴로가 더 부피가 크기 때문에 우주인들의 거주공간이 커서 편할 것 같다. 그러나 실제로는 아폴로는 앞부분의 사령선만 거주 공간이고 나머지는 기계선이다. 반면 소유즈는 궤도선과 귀환선이 전부 거주 공간이라서 훨씬 크고 안락하다고 한다.

우주에서 서로 여러 실험을 실시하였다.

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[JPG image (Unknown)]

미국 워싱턴 DC의 스미소니언 박물관에 전시되어 있는 아폴로-소유즈 도킹 1:1 모형

4. 구성 및 안정성


소유즈 우주선은 위에서부터 도선-환선-계선으로 구성되어 있으며[1], 존드는 초기 소유즈의 궤도선이 없는 경량버전이다. 보급을 위한 무인 우주선인 프로그레스는 소유스를 개조한, 우주인을 위한 장비는 모두 빼고 화물 탑재공간으로 돌린 화물선 버전이다.

개발 초반에 사고가 몇 건 있었지만, 1980년대 이후로는 거의 사고가 없다. 가령 미국의 우주왕복선은 두 대나 치명적인 폭발사고를 일으켜 총 14명이 희생되었다. R-7의 파생형을 포함한 동형 로켓 발사 회수 약 1700회 중 성공 1600회 이상이다. 무인, 유인 포함하여 소유즈만 계산해도 880여회 중 860여회 발사 성공이다. 이렇게 검증된 신뢰성과 안전성, 경제성은 타의 추종을 불허한다.[2] 이러한 이점 덕에 ISS에는 비상탈출용 소유즈가 ISS의 부품 일부로 분류된 채 도킹되어 있어 상시 대기 중이다. 비상시에는 여기로 대피하게끔 메뉴얼이 되어있다. ISS사진을 보면 항상 한두 대는 도킹한 장면을 볼 수 있다. 우주인들 사이에서는 우주에서 무슨 일이 일어나도 소유즈만 타면 지구에 안전하게 도착할 수 있다는 소리가 있다.


심지어 이렇게 눈보라가 몰아치는 날에도 발사에 성공할 정도다. 이 날의 기온은 약 -5도. 챌린저호가 인수분해될 때가 -3도였으니 다른 우주선과는 비교불가하다고 볼 수 있다. 다만 우주왕복선의 폭파 이유는 부스터의 고무 링 단 하나의 부품이 어는 바람에 끊어져서 뜨거운 내부 가스가 수소탱크에 직접 분사되어서 탱크가 가열되다가 터진 것이다. 그런데 이런 간단한 문제가 다시 발생할까봐 온도가 적정수준보다 낮을때는 스페이스셔틀의 발사가 취소되었으므로, 문제가 없다고 할 수는 없다.

발사안전에 있어서 또 다른 장점으로는, 아무리 R-7 로켓이 실전에서 잔뼈가 굵어 통뼈가 됐을 정도로 신뢰도가 높다고 해도, 만에 하나 발사과정에서 문제가 생길 경우에 작동할 비상 탈출 시스템이 있다.


1회용 발사체를 이용한 다른 유인우주선처럼 소유즈에도 비상 탈출 로켓이 마련되어 있어, 비상시에 우주인들이 탑승한 캡슐을 인화물질이 가득한 발사체로부터 신속하게 분리시켜 멀리 떨어진 안전한 곳으로 착지시킬 수 있다.


youtube(UyFF4cpMVag)
위 동영상은 소유즈의 비상 탈출 로켓의 이꾸 실전 작동 영상. (0:33초) 연습이나 테스트 영상이 아니다! 1983년도에 발생했던 사고로, 개요는 아래 '주요 사고' 항목에 서술되어있다. 탑승자들을 살린 이와같은 즉각적인 탈출 시스템은 무슨일이 있어도 탑승우주인의 생존을 보장해야하는 유인 우주선에게 있어서 큰 장점이다. 그 우주간지 쩌는 우주왕복선도 탈출에 있어서는 이 조랭이떡 같아보이는 우주선에게 데꿀멍. 물론 이것은 소유즈 뿐만 아니라, 1회용 발사체와 캡슐형 우주선을 사용하는 플랫폼의 장점이기도 하다. 한 우물 판 소련의 결실 NASA도 되돌린 그 캡슐

또한 세계 최초로 상업적인 우주관광시대를 연 기체이다. 2001년 미국의 사업가 데니스 티토는 2200만불을 내고 최초로 돈주고 우주관광을 나간 민간인이 되었다. 이 후 여러 명이 이렇게 우주관광에 나섰으며, 나중에 우주먹튀 리처드 개리엇이 타고 ISS 온 뒤 그 우주선을 이소연이 타고 귀환했다. 소련이 공산국가들에게 돌아가며 우주비행사 배출을 시켜줄 때 사용한 우주선이기도 하다. 그래서 한국보다 베트남에서 우주비행사가 먼저 나왔다. 이것은 러시아의 경제가 안습이었을 때, 우주개발비를 벌어보고자 시작한 것이다. 엄밀히 보면 이소연도 이렇게 러시아에 승차료 주고 우주관광을 나갔다고 볼 수 있다. 1990년에 일본 TBS의 방송인 아키야마 도요히로가 비슷한 프로젝트로 소유즈를 타고 미르에 갔다왔다.

현재는 우주여행을 할 수 없는데 이유는 자리가 없어서이다. ISS의 거주인원이 6명이나 되고 우주왕복선이 없는 상황에서 유일하게 우주인을 보내줄 우주선은 러시아의 소유즈와 중국의 선저우 밖에 없다. 다만 중국은 독자 도킹규격을 가지고 있는지라 선저우로는 ISS와 도킹하기 힘들 것이다.

미국의 우주왕복선 계획은 NASA가 비용을 줄이려고 1회용이 아닌 반영구용으로 제작되었으나, 아폴로나 제미니 시대의 1회용 때보다 실제로 비용은 전혀 줄지 않았고 오히려 더 늘어나기만 했다. 제작비용을 줄여보려고 공군과 공동개발하다가 공군의 요구사항을 만족시키기 위해 쓸데없이 커졌고, 그 커진 크기를 이용할만한 일이 별로 없었으며, 한 번 발사할 때마다 로켓엔진을 분해하여 재점검하고 방열타일을 싹 갈아치워야했기 때문이다.

그러나 소유즈는 비록 1회용이나 우주왕복선에 비해 비용이 굉장히 싸게 먹히기 때문에, 결국 우주왕복선이 2011년 퇴역된 후에도 소유즈는 계속 발사되고 있다. 미국이 우주왕복선을 퇴역시킨 후 사용할 우주선이 없어서 미국인 우주인이 ISS로 갈 때는 당분간 한 좌석당 6800만 달러를 내고 소유즈 우주선을 빌려탈 수 밖에 없다. 지못미... 참고로 소유즈 ST의 경우는 1999년으로 발사가격이 4000만달러라고 한다(..)#

모든 임무를 마친 소유즈호의 재돌입 및 귀환 과정은, 국제 우주 정거장(ISS)으로부터 분리 및 이탈 후에 계산된 역추진을 하여 목표지점으로 재진입하는 궤도를 만든 후, 착지 30분 전에는 궤도선과 귀환선, 기계선이 분리, 나머지 부위는 대기권에서 소멸되고 방열판(Heat shield)을 장비한 귀환선만이 대기권으로 안전하게 진입하고, 이후 감속을 위해 적당한 높이에서 낙하산을 펼친다. 귀환선은 목표지점인 카자흐스탄의 평원에 착지하게 되는데, 낙하충격 완화를 위해 착지 직전, 고도 1m에서 고체로켓을 순간 점화해 감속한다.[3] 착지하면 헬리콥터를 동원한 수색 및 구조팀과 만나며 임무 종료. 집이 최고!

5. 주요 사고

주요 사고는 다음과 같다.
  • 1967년 4월 24일 : 소유즈 1호 - 재진입 시스템 고장으로 인해 수동 재진입 도중 낙하산 시스템 다운됐고, 땅에 그대로 충돌하면서 탑승해 있던 우주인 블라디미르 코마로프는 사망했다.블라디미르 코마로프
  • 1969년 1월 18일 : 소유즈 5호 - 착륙 도중 서비스 모듈 분리 실패. 캡슐 전체가 박살나기 직전에 서비스 모듈이 간신히 떨어져 나갔으나, 원래 착륙장소랑은 한참 떨어진 우랄산맥에 착륙했다. 그나마도 낙하산이 살짝 엉키고 역추진 로켓도 일부가 고장나면서 문자 그대로 쳐박는 수준이어서 우주비행사 중 하나는 이가 깨졌다. 영하 35도가 넘는 강추위 속에서 기다리기를 포기한 우주인들은 근처 농가로 걸어가서 피신했다. 실패했는데, 이 좀 깨지고 피신했다고?!
  • 1971년 6월 30일 : 소유즈 11호 - 인류 역사상 168Km 고도의 외우주에서 일어난 유일한 사망 사고이다. 재진입 중 우주선에 균열발생 감압으로 인하여 전 승무원 질식사. 우주 비행사들이 우주복을 안 입고 체육복 차림이었다. 이는 소유즈 우주선이 너무 좁아서 그런 것이다. 이 사건 이후로 소유즈는 재진입 과정에서도 우주복을 입을 수 있도록 1인당 좌석 공간을 넓혀 3인 시스템에서 2인 시스템으로 개량하였다. 나중에 소유즈 T모델에서부터는 공간을 조금 넓혀 다시 3인 시스템이 되었다.
  • 소유즈 23호 - 착륙 과정에서 눈보라가 몰아치는 얼어붙은 호수에 빠져 가라앉았지만, 잠수부들이 줄을 연결해 헬기로 끌어 올려서 구출에 성공했다. 사망자는 다행히 없음.
  • 1983년 9월 26일 : 소유즈 T-10-1 - 발사 직전 로켓 폭발. 다행히도 로켓 본체가 폭발하기 2초 전에 비상탈출 시스템이 작동해서 승무원들은 아무 탈 없이 구출됐다. 세계 최초이자 아직까지도 유일한 로켓의 비상탈출 시스템 실전 작동 케이스로 기록되고 있댜.
  • 이소연이 타고 귀환한 소유즈 TMA-11는 엉뚱한 데에 낙하했고, 그 때문에 NASA에서 설레발을 치기도 했다. 하지만 자체 대기권 비행기능이 있는 우주왕복선과는 달리, 보통 우주선이 궤도에서 대기권을 돌파하여 정확한 지점에 착륙하는 것은 꽤 어려운 문제이긴 하다.

6. 기타

비용을 줄여보겠다며 미국이 우주왕복선을 붙들고 삽질할 동안 우직하게 사실은 재정난 때문에 캡슐형 우주선을 고수한 러시아 우주개발 승리의 산물로 볼 수 있다. 조지 W. 부시와 도널드 럼스펠드 덕분에 베트남전 시즌 2를 두 전선에서 치르게 된 미국은 최소한 2017년까지는 ISS에 가려면 소유즈를 빌려타야 한다.

1회용 우주선이라 발사할 때마다 계속 업그레이드 되어 왔다. 90년대 초와 2000년대 초 두 번에 걸쳐 대대적인 업그레이드를 했다. 이것들이 소유즈TM과 소유즈TMA. 2010년 이후 다시 소유즈TMA-M으로 업그레이드 되었다.

소유즈에는 한때 권총이 실려 있었다고 한다. 이유는 적대적인 외계인을 만났을 때 사용하기 위해서...는 아니고 우즈베키스탄 한복판에 떨어질 경우 늑대 등의 야생동물 습격에 대비하기 위한 호신용이라고.

무인 화물선 버전으로 '프로그레스'라는 파생형이 있다.


우랄 지방 중심지인 예카테린부르크에선 종종 인근 플레세츠크 발사기지에서 발사되는 소유즈 로켓의 발사 장면을 볼 수 있다. 사진에서 왼쪽에 보이는 푸른 선은 1단 로켓이고 오른쪽에 보이는 건 소유즈 로켓을 실은 2단 로켓.

소유즈호의 발사과정과 도킹, 귀환과정이 궁금한 사람은 유럽우주국(ESA)에서 만든 소유즈 다큐멘터리가 유튜브에 올라와 있으므로 시청해보면 좋을 것이다. 소유즈는 2009년부터 계약을 통해 유럽우주국에서 운용 중이며, 이 유럽우주국에서 자신들의 유튜브 채널에 소유즈의 로켓의 모습 및 발사과정, 국제우주정거장과의 랑데부 및 도킹과정, 그리고 임무를 마친 소유즈호의 지구 귀환과정을 3부작으로 업로드 해 놓았다. 실제 촬영 화면과 설명을 위한 CG 영상이 푸짐하며, 전/현직 우주인들이 일반인이 이해하기 쉽게 쉬운 영어를 통해 설명해주고, 영어자막도 지원하므로, 소유즈호와 더불어 우주인들이 어떻게 ISS에 오고 가는지 궁금한 사람들에게 강추. 로씨야 느낌이 아니라 유럽 느낌(?)의 깔끔한 다큐이므로 퀄리티는 걱정말자

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  • [1] 이전 버전에서는 '궤도선-사령선-기계선'으로 작성되어있었으나, 사령선(Command Module)은 임무수행과 귀환을 동시에 담당하는 아폴로 우주선의 캡슐을 지칭한다. 궤도용과 귀환용 캡슐이 구분된 소유즈 호의 귀환용 캡슐은 귀환선(Reentry Capsule/Decent Module)으로 부른다. http://ko.wikipedia.org/wiki/소유스_(우주선)#.EC.84.A4.EA.B3.84
  • [2] 한국 우주인 후보 고산은 세계에서 가장 안전한 우주선이라고 이야기했다.
  • [3] 아폴로 우주선은 바다에 착수했는데, 감속로켓 대신 물의 도움을 받은 것. 지구에 돌아온 느낌 극대화.