미국 우주왕복선 챌린저호의 비행 경험은 어떤가요?

챌린저 우주왕복선은 미국이 공식적으로 사용하는 두 번째 우주왕복선으로 1983년 4월 4일 공식적으로 첫 비행을 했다.

챌린저 우주 왕복선은 NASA가 공식적으로 사용하는 두 번째 우주 캡슐입니다. 개발 초기에는 원래 고충실도 구조 시험체(STA-099)로 사용됐으나 챌린저가 초기 시험 임무를 마친 후 정식 궤도 차량(OV-099)으로 전환해 발사됐다. 1983년 4월. 임무는 3월 4일 공식적으로 처녀 항해를 시작했습니다.

안타깝게도 챌린저가 1986년 1월 28일 코드명 STS-51-L이라는 10번째 우주 임무를 수행했을 때 오른쪽 고체 로켓 추진기의 O-링이 파손되어 충돌이 발생했습니다. 일련의 연쇄반응이 일어나 이륙 후 72초 만에 폭발하여 추락했습니다. 이 사고로 우주 캡슐 자체와 당시 탑승했던 우주비행사 7명을 포함해 모두 사망했다.

미국의 우주 왕복선은 모두 초기 연구선의 이름을 따서 명명되었으므로 챌린저라는 이름의 유래도 1870년대부터 대서양과 태평양을 항해한 영국 해군의 연구선에서 유래되었습니다. "챌린저"라는 이름은 아폴로 17호의 달 착륙 모듈 이름에도 사용되었습니다.

1972년 챌린저호가 완성되어 취역했을 때, 그 주요 기능은 실제로 지구와 우주를 오가는 궤도차량 역할을 하는 것이 아니라, 미국 건설 계획 초기 단계에서 동체 구조를 시험하는 것이었다. 안전성이 뛰어난 구조 시험체(번호 STA-099)는 회사에서 제작되어 1978년 2월 4일 록히드 공장 42에 도착하여 실제 구조 시험이 시작되었습니다.

이런 테스트를 하는 이유는 우주캡슐 자체가 큰 외부 힘을 견뎌야 하는 비행 도구이기는 하지만 자체 무게도 최대한 줄여야 하기 때문이다. 동체 모든 부분은 매우 큰 구조적 응력을 받습니다. 그러나 당시의 제한된 컴퓨터 기술을 고려할 때 엔지니어들은 소프트웨어 시뮬레이션만으로는 기계적 및 열적 부하 하에서 우주 왕복선의 성능을 매우 정확한 수준으로 계산할 수 있는지 확신할 수 없었습니다.

안전을 위해 유일한 해결책은 테스트와 분석을 위해 실제 우주 캡슐을 사용하는 것이며 이것이 Challenger가 만들어진 이유입니다. STA-099는 836개의 다른 위치에 하중을 가할 수 있는 256개의 유압 잭으로 구성된 43톤 테스트 장비에서 11개월 동안 테스트 및 분석되었습니다.

컴퓨터 제어를 통해 발사, 상승, 궤도, 재진입, 착륙 과정에서 우주 캡슐이 겪는 다양한 힘을 현실적으로 시뮬레이션할 수 있으며, 그 중 우주 왕복선 주 엔진이 시동될 때 엄청난 추력이 발생합니다. 100만 파운드(약 450미터톤)의 추력을 지닌 3개의 유압 실린더로 시뮬레이션되었습니다.

또한 Challenger의 날개도 상당한 수준으로 개선되고 강화되었습니다. 이러한 참고 데이터는 모두 이전의 실제 항공기 테스트에서 나온 것입니다. 마침내 조종석에 헤드업 디스플레이 2개를 설치한 뒤 챌린저 개조 프로젝트는 종료됐다. 우주왕복선 전체의 자중은 주 엔진을 추가한 후 7만9500kg으로 기존보다 무거워졌다. 컬럼비아 우주 왕복선은 약 1311kg 더 가볍습니다. 챌린저호는 10번 비행하고 지구 궤도를 987번 돌며 총 69일 동안 우주에 머물렀다.

로크웰사가 당초 체결한 26억 달러 규모의 계약에서 이 회사는 한 쌍의 정적 시험체(즉, 주 추진기 시험체 MPTA-098과 구조 시험체 STA-) 제작을 담당했다. 099), 두 대의 초기 비행 시험 차량(즉, OV-101 및 OV-102)이 있습니다. 그러나 1978년 결의안에서는 접근 및 착륙 테스트에 사용되는 엔터프라이즈 우주 캡슐을 실제로 사용할 수 있는 궤도 차량으로 전환하지 않고 실제로 임무를 수행할 수 있는 궤도 차량만 남기기로 결정했습니다. .

이에 NASA는 1979년 1월 29일 챌린저(당시 STA-099)를 테스트 차량에서 실제 궤도 차량 OV-099로 개조하여 우주 임무를 수행할 수 있도록 록웰과 보충 계약을 체결했습니다.

STA-099는 1979년 11월 7일 원래 제조사인 록웰에 반환되었고, 그때부터 챌린저를 시험용에서 임무용으로 전환하는 개조 프로젝트가 시작됐다. 비교적 간단하지만 챌린저는 그럴 수 없다. 분해되고 재조립되는 운명을 피하십시오. 이는 원래 Challenger에 시뮬레이션된 객실이 장착되어 있었기 때문에 엔지니어는 시뮬레이션된 객실을 꺼내고 실제 작동하는 승객 객실 모듈을 장착하기 위해 우주 캡슐의 전면 절반 전체를 분해해야 했습니다. 또한 Challenger의 날개도 상당한 정도로 개선되고 강화되었습니다. 이러한 참고 데이터는 모두 이전의 실제 항공기 테스트에서 나온 것입니다.

드디어 조종석에 헤드업 디스플레이 2개를 추가한 뒤 챌린저 개조 프로젝트는 끝났다. 우주 캡슐 전체의 자중은 70,552kg이며, 주 엔진을 추가한 후의 무게는 79,500kg으로 콜롬비아보다 약 1,311kg 가볍습니다. 헤드업 디스플레이가 10번째 임무를 수행하던 중 이륙 도중 갑자기 폭발하여 추락했습니다.

실제 과정에서 챌린저호와 또 다른 우주왕복선 디스커버리호는 케네디 우주센터에 의해 로딩 모듈에 켄타우로스 로켓을 탑재할 수 있도록 개조됐다. 이에 대처하기 위해 우주 캡슐의 적재실에는 추가 파이프라인, 환기 덕트, 그리고 로켓의 저온(L02/LH2) 추진 연료에 대처하기 위해 상부 로켓의 작동을 모니터링할 수 있는 비행 플랫폼이 장착되어야 합니다. 센타우로스 로켓(대부분의 관성 상부 로켓)은 모두 고체 추진 연료를 사용합니다.

그러나 NASA는 실제로 우주 캡슐을 이용해 켄타우로스 로켓을 운반하는 임무를 수행한 적이 없다. 챌린저호가 폭발하고 추락한 이후 관계 당국은 결국 이 위험한 시도를 중단하기로 결정했다. 아직 발사 준비 중인데, 기내에는 고폭성 연료를 가득 채운 로켓이 놓여 있었는데, 위험성이 너무 컸습니다.

챌린저 사고는 부스터의 두 구성 요소 사이의 접합부가 손상되어 발생했습니다. 분출된 가스가 부스터의 외부 껍질을 통해 연소된 후 외부 연료 탱크에 점화되었습니다. 연료탱크에 균열이 생긴 뒤 액체수소가 격렬하게 타오르며 공중에서 폭발했다.

미국 우주 왕복선 챌린저