스페이스 클럽 SpaceX, 인튜이티브 머신, 달에 로봇 착륙선 발사

[발사통제동]

인튜이티브 머신(Intuitive Machines)의 노바-C(Nova-C) 착륙선은 '오디세우스(Odysseus)'라는 이름을 가지고 스페이스X 팰컨9 페이로드 페어링 한 쌍 안에 캡슐화되기 전에 전시되어 있다. 이미지: SpaceX

업데이트 오후 2시 10분(동부 표준시): 노바-C 착륙선이 우주선에서 성공적으로 분리되었고, 탐사팀은 착륙선과 신호를 수신할 수 있었다.

아폴로 프로그램의 "문포트(Moonport)"로 알려진 발사대는 목요일 아침 달로 향하는 임무를 지원하면서 다시 한 번 그 이름을 딴 발사대를 기렸습니다. 아폴로 17호 이후 50여 년 후, 스페이스X의 팰컨 9은 인튜이티브 머신(Intuitive Machines)의 로봇 노바-C 착륙선인 오디세우스(Odysseus)를 발사해 달 여행의 시작을 알렸습니다.

IM-1이라고 명명된 이 임무는 동부 표준시 기준 오전 1시 5분(UTC 0605)에 발사장 39A에서 이륙했습니다. 약 8일간의 달 탐사 여정을 시작으로 2월 22일 늦은 시간에 착륙합니다.

IM-1은 NASA의 CLPS(Commercial Lunar Payload Services) 프로그램의 두 번째 비행입니다. NASA는 1억 1,800만 달러에 약간 못 미치는 비용으로 6개의 과학 장비를 위한 우주를 구입했습니다. 이 기관은 장비를 설계하고 제작하는 데 약 1,100만 달러를 지출했습니다.

그 중에는 착륙 시 튕겨 나온 먼지의 3D 렌더링을 만드는 데 도움이 되는 카메라, 향후 착륙 정확도에 도움이 되는 기술 시연, 전파를 사용하여 착륙선 내부에 얼마나 많은 추진제가 있는지 감지하는 센서가 있습니다.

출시에 앞서 Spaceflight Now와 CBS News는 인튜이티브 머신(Intuitive Machines)의 CEO인 스티브 알테무스(Steve Altemus)와 수년간의 작업과 계획 끝에 이 이정표에 도달한 것에 대해 이야기를 나눴습니다. NASA의 케네디 우주 센터에서 근무하는 동안 그는 우주 왕복선 프로그램 내에서 특히 발사 및 착륙과 관련된 여러 직책을 맡았습니다.

"우주왕복선을 발사하기 전에 매번 로켓, 탱크, 궤도선과 함께 조용한 시간을 보내고 우주왕복선과 함께 시간을 보내며 우주왕복선에 귀를 기울이고 대화하고 기계의 에너지를 느꼈습니다. "나는 여기서 그렇게하고 싶었고 Pad A로 완전히 돌아와서 Falcon 9 5500이 Nova-C, Odie 착륙선, 우리 착륙선의 별명과 함께 앉아있는 것을보고 싶었습니다.

이 패드는 이 임무를 지원하기 위해 SpaceX에서 특별히 장착했습니다. 착륙선은 액체 메탄과 액체 산소(LOX)로 연료를 공급받는데, 이는 등유와 LOX를 연료로 하는 팰컨 9 로켓에서 출발한 것이다.

지난 목요일과 토요일에 SpaceX와 Intuitive Machines는 습식 드레스 리허설로 알려진 일련의 연료 공급 테스트를 수행하여 착륙선에 가장 이상적인 추진제 적재 타이밍을 조정했습니다. Nova-C 착륙선은 극저온 연료를 사용하기 때문에 이륙 직전에 탱크를 채워야 합니다.

Altemus는 목요일의 테스트를 처음으로 성공적으로 진행한 "대단한 위업"이라고 설명했습니다. 그는 그들이 원하는 타이밍을 확실히 하기 위해 토요일에 두 번째 테스트를 수행했다고 말했다.

그 테스트 동안 Altemus는 메탄과 LOX 측 모두에서 "경미한 지상 지원 장비 누출"이 있었지만 LOX 누출은 수리가 필요하지 않았다고 말했습니다.

발사 전 브리핑에서 SpaceX의 빌드 및 비행 신뢰성 담당 부사장인 Bill Gerstenmaier는 두 회사가 케이프와 텍사스 휴스턴에서 긴밀히 협력하여 이 새로운 연료 공급 능력에 대한 위험을 줄였다고 말했습니다.

Gerstenmaier는 "달 프로그램의 일부가 되고 이러한 탑재체를 달 표면으로 가져가는 활동의 일부가 되어 향후 아르테미스 프로그램에 실제로 도움이 될 것"이라며 "SpaceX에서 우리에게 엄청난 영광입니다"라고 말했습니다. "우리는 최선을 다하고 싶었기 때문에 인튜이티브 머신과 함께 우리가 할 수 있는 모든 위험을 줄이기 위해 최선을 다했고, 우리의 노력이 얼마나 많은 보상을 받는지 보게 될 것입니다."

NASA 케네디 우주 센터의 발사 단지 39A에 있는 SpaceX Falcon 9 로켓. 인튜이티브 머신(Intuitive Machines)의 노바-C(Nova-C) 착륙선이 탑재되어 있습니다. 이미지: Adam Bernstein/Spaceflight Now

이륙 약 3시간 전, 팀들은 약 1,200kg의 추진체를 착륙선에 싣기 시작했다. 연료를 공급한 착륙선의 무게는 약 2,030kg입니다. Intuitive Machines에 따르면 LOX와 액체 메탄의 비율은 2.3:1입니다.

알테무스는 "스페이스X는 착륙선 자체를 채우는 데 전용으로 LOX와 메탄 탱크를 설치한 다음 RP-1(등유)을 위해 다른 듀어로, 차량용 LOX를 채웠다"고 말했다.

아르테무스는 팰컨 9 로켓에 연료를 공급하는 것과 달리 노바-C 착륙선은 연료 공급 과정을 유지할 수 있는 능력이 있으며 "탱크가 영하의 온도로 잠기도록 내버려 두기만 하면 된다"고 말했다.

"그것들은 우리가 실제로 이륙하기 전에 끓어오를 수도 있지만, 우리는 버틸 수 있고, 우리가 이륙하기 전에 LOX와 메탄을 위해 계획된 보류는 약 45분입니다."라고 Altemus는 말했습니다.

그는 LOX가 화씨 -300도에 도달하고 메탄이 약 -280도에 도달하는 지점으로 "과냉각"을 설명했습니다.

"앞으로 일어날 일은 그것이 밀도가 높아지고 달로 가는 길에 더 활기찬 추진력을 제공하는 역할을 한다는 것입니다."라고 Altemus는 말했습니다. "더 나은 혼합물, 추진체가 과냉각된 경우 더 나은 에너지가 나옵니다."

인튜이티브 머신을 위한 우주 시스템(Space Systems for Intuitive Machines)의 부사장인 트렌트 마틴(Trent Martin)은 발사 약 1시간 전에 연료 공급이 완료되며, 팰컨 9의 추진제 적재가 시작되기 전에 충전 수준과 극저온 온도에 만족할 수 있도록 약 20분의 시간이 주어진다고 덧붙였다.

"그런 다음 발사 10분 전쯤에 시스템을 봉인하고 잠그면 발사 준비가 완료됩니다"라고 Martin은 말했습니다. "지금 몇 번 리허설을 한 안무예요."

인튜이티브 머신(Intuitive Machines)은 3일 동안 3개의 즉각적인 실행 기간을 제공합니다. 3월 기간은 대부분 동일하며 해당 날짜는 3월 14-16일입니다.

달로 가는 길

이륙 후 약 48분 후에 우주선이 분리된 후, 인튜이티브 머신(Intuitive Machines)을 사용하는 팀은 착륙선으로부터 신호를 수신하는 과정을 거쳐 초기 점검 과정을 시작합니다. 그로부터 약 18시간 후, 착륙선은 "시운전 연소"라고 불리는 주 엔진의 짧지만 중요한 시험 연소를 수행합니다. 마틴은 이를 나머지 임무를 수행하기 전에 "중요한 단계"라고 설명했다.

"우리는 그 엔진이 우주의 진공 상태에서 실제로 작동한다는 것을 증명해야 합니다. 우리는 우주에 가본 적이 없기 때문에 그렇게 할 수 없었습니다." 마틴이 말했다.

그는 진공 환경에서 점화기를 테스트했으며 성공적이었다고 언급했습니다. 마틴은 다른 어떤 회사도 심우주에서 메탈록스 엔진을 발사하지 않았기 때문에 기댈 수 있는 선례가 없다고 말했다.

"그래서 그 지점에 도달하면 엔진에 불을 붙이고 짧은 시간 동안 태워서 엔진이 점화되고 점화될 수 있다는 것을 증명합니다"라고 Martin은 말했습니다. "스트레스 수준을 조금 낮추고 성공 확률을 약간 높입니다."

Intuitive Machines는 Nova-C 착륙선에 동력을 공급할 900lbf 추력 등급 VR900 엔진의 발사 테스트를 수행합니다. 이미지: 직관적인 기계

메타록스를 연료로 하는 착륙선을 선택한 것은 인튜이티브 머신이 "이 기술의 미래"라고 믿기 때문이라고 마틴은 말했다. 그는 회사가 Nova-C 착륙선에 동력을 공급하는 주 엔진의 수십 번의 반복에 대해 150회 이상의 시험 발사를 수행했다고 언급했습니다.

마틴은 "우리는 그 우주선에 있는 엔진을 그 우주선과 함께 가져다가 그 엔진이 차량에 불이 들어온다는 것을 증명하기 위해 시험 발사로 발사했다"고 말했다. "우리는 액체 산소와 액체 메탄을 채울 수 있고 적절한 속도로 흐르고 적시에 점화할 수 있음을 증명하기 위해 여러 충전 작업을 수행했습니다. 그리고 엔진의 스로틀 능력을 테스트할 수 있었습니다.

"달 표면에 착륙할 때 처음 사용했던 질량의 3분의 2를 잃게 되기 때문에 매우 중요합니다. 당신은 그것을 태울 때 그것을 잃을 것입니다. 따라서 엔진을 처음 시작할 때보다 훨씬 낮은 수준으로 스로틀링할 수 있어야 합니다."

착륙선이 엔진 시운전을 마치면 최대 3번의 궤도 수정 기동이 있는데, 이는 단 1초 또는 2초의 짧은 발사입니다. 그 다음에는 약 7분 동안 지속되는 달 궤도 삽입(LOI) 연소가 이어집니다.

이후 착륙선은 약 24시간 동안 달 표면 위 100km 상공의 원형 저궤도(LLO)를 비행한 후 착륙 약 75분 전에 하강 궤도 삽입(DOI)을 진행한다.

DOI 해안에서 동력 하강 개시(PDI)까지는 약 1시간이 소요되며, 착륙 시 약 15분이 소요된다. 이 과정에서 착륙선은 수평 위치에서 수직 위치로 이동합니다. Martin은 마지막 연소를 위해 스로틀링하는 엔진이 있어 임무의 마지막 단계에서 자신감을 얻는 데 도움이 된다고 말했습니다.

그는 Nova-C 착륙선에 동력을 공급하는 엔진의 승인 테스트 중에 임무 중에 실행할 것으로 예상되는 전체 연소 세트를 수행했다고 말했습니다.

"그 엔진을 가지고 그 모든 시간 동안 작동할 수 있다는 것은 엔진을 절대 끄지 않는다는 것을 의미합니다. 따라서 불이 켜져 있고 표면까지 계속 켜져 있기 때문에 다음에 불이 들어올 것이라는 두려움이 없습니다"라고 Martin은 말했습니다. "그리고 이것이 바로 우리가 비행하는 기술이 일부 경쟁사와 다른 이유입니다."

인튜이티브 머신(Intuitive Machines)의 Nova-C 착륙선의 비행 경로 인포그래픽. 그래픽: 직관적인 기계달 경제 구축

오디세우스호에 탑재된 탑재체는 총 12개로, 상업용 6개는 상업용 탑재체, 6개는 NASA의 상업용 재보급 서비스(CLPS) 프로그램의 일환으로 탑재됩니다. 상업적인 측면에서는 CubeSat에 EagleCam이라는 학생이 제작한 카메라 시스템을 탑재하여 착륙선에서 분사하여 착륙 및 착륙 이미지를 캡처합니다.

EagleCam은 Altemus의 모교인 Embry-Riddle Aeronautical University에서 Intuitive Machines 설립자의 도전에 대한 응답으로 만들었습니다.

또 다른 파트너십은 Columbia Sportswear에서 제공하는 Odysseus의 일부 단열재의 형태로 제공됩니다.

컬럼비아 스포츠웨어의 혁신 담당 부사장인 하스켈 베컴(Haskell Beckham)은 "지금 착륙선의 사진을 보면 패널에 있는 옴니 히트 인피니티 소재가 주로 햇빛을 반사하여 보호하지만 우주선의 열 방출을 완화하는 것을 볼 수 있다"고 말했다. "그리고 그것은 우리가 재킷에 가지고 있는 것과 정확히 같은 소재입니다."

오디세우스의 발사는 피츠버그에 본사를 둔 아스트로보틱(Astrobotic)의 송골매 착륙선의 비행이 실패한 지 한 달여 만에 이뤄졌다. 추진 시스템에 문제가 발생하여 태평양에 불시착하기 위해 지구로 귀환해야 했습니다.

이 차기 달 착륙선은 이전의 다른 어떤 임무보다 달의 남극에 더 가깝게 착륙하는 것뿐만 아니라 표면에 안전하게 착륙하는 최초의 상업용 달 착륙선이 되는 것을 목표로 합니다.

이스라엘과 일본의 상륙 작전은 페레그린보다 먼저 그 목표에 도달하지 못했다. 정부 측면에서도 미국, 러시아, 중국, 인도, 일본만이 달에 착륙선을 안전하게 착륙시켰지만, 최근 일본에서 온 "SLIM" 착륙선은 착륙 후 전복되어 임무를 조기에 종료해야 했습니다.

NASA의 과학 임무 본부 탐사 부국장인 조엘 컨스(Joel Kearns)는 NASA가 달 표면에 과학을 보내는 데 "이 접근 방식에 더 많은 위험을 감수할 수 있다"고 말했다.

"우리는 모든 CLPS 제공업체의 시도를 지켜본 다음 이를 기반으로 앞으로 어떻게 보는지에 대한 결정을 내릴 것입니다"라고 Kearns는 말했습니다. "우리는 이 모델에 전념하고 있습니다. 우리는 민간-공공 파트너십이 우주 탐사를 위한 올바른 일이라고 생각합니다.

"우리는 회사들이 몇 년 전에 우리에게 할 수 있다고 말한 것을 할 수 있다면, 즉 우리가 서비스를 구매할 수 있다면, NASA에서 임무를 수행할 때마다 내부적으로 일을 하는 것보다 훨씬 더 차라리 서비스를 구매하는 것이 더 낫다는 입장이 되고 싶습니다. 달 표면처럼요."

지난주 NASA의 PACE(플랑크톤, 에어로졸, 구름, 해양 생태계) 임무 개시에 앞서, SMD의 부국장인 니콜라 폭스 박사는 NASA가 CLPS 프로그램의 성공률을 50%로 받아들이고 있다고 말하면서, 달 착륙 성공 여부와 관계없이 이러한 초기 임무에서 교훈을 얻을 수 있을 것이라고 주장했다.

폭스는 "우리는 그들이 달 표면으로 빠르게 가기를 바라지만, 만약 그것이 계획대로 완전히 진행되지 않는다면, 우리는 그로부터 많은 교훈을 배울 것이고, 우리는 회사가 그것을 다음 달 착륙선 시도에 적용할 것이라는 것을 알고 있다"고 말했다.

인튜이티브 머신(Intuitive Machines)의 노바-C(Nova-C) 착륙선이 달 표면에 착륙한 모습. 그래픽: 직관적인 기계

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