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우주 전문가, 시험용 우주정거장 톈궁1호 6대 특징 해석

발행일 : 2011 / 08 / 26

중국의 시험용 우주정거장 톈궁(天宫)1호가 조만간 발사된다. 시험용 우주정거장의 특징, 기타 국가 시험용 우주정거장과의 구별 점, 향후 중국 우주정거장의 발전전망 등 핫이슈와 관련해 과기일보 기자가 8월 23일 우주 전문가 팡즈하오(庞之浩)를 취재했다.

□ 톈궁1호, 우주정거장 구축의 주요전제와 기술보장

톈궁1호는 명실상부한 우주정거장이 아니라 중국의 미래 우주정거장 소요 기술 테스트에 활용되는 우주시험플랫폼이며, 목적은 향후 중국의 우주정거장 건설을 위해 준비하는 것이다.

러시아, 미국, 유럽우주국은 모두 시험용 우주정거장을 연구개발하고, 기타 우주정거장을 구축했다. 따라서 시험용 우주정거장의 연구개발은 우주정거장 구축의 주요전제와 기술보장이다.

시험용 우주정거장과 기타 우주정거장은 연계될 뿐만 아니라 뚜렷이 구별되며 임무목표, 기능규모, 기술지표, 자금투입, 개발주기 등에서 모두 구별점이 있다.

시험용 우주정거장은 기타 우주정거장의 발전을 위해 운반장치에서 유인우주선 기반시설로 과도하는 시험용 우주선이다. 우주정거장이란 여러 명 우주인의 순방, 장기 작업, 거주에 제공되는 유인우주선을 말한다.

□ 톈궁1호, 수명과 인터페이스에서 기타 우주정거장과 구별

톈궁1호는 해외 시험용 우주정거장과 기타 우주정거장에 비해 6대 구별점이 있다.

○ 시험용 우주정거장의 궤도 수명이 5년 이내이나, 기타 우주정거장은 5-10년, 또는 더욱 길다.

○ 시험용 우주정거장은 규모가 영세하고 인터페이스가 적으며, 확장성이 없다. 기타 우주정거장은 인터페이스가 최소한 2개로서 우주인 운반장치나 화물운반장치 또는 전용실험캡슐을 동시에 도킹할 수 있다.

○ 시험용 우주정거장은 우주인의 한 번의 궤도 체류기간이 수십 일로 짧으나 기타 우주정거장은 대부분 100일 이상이다.

○ 시험용 우주정거장의 연료와 소비품은 한 번에 충분히 마련하는 것을 원칙으로 하며, 기타 우주정거장은 우주화물선을 이용해 여러 회 정기적으로 공급한다.

○ 시험용 우주정거장의 페이로드는 설비교환이 아주 적지만 기타 우주정거장은 실험기기를 여러 번 교환 및 추가할 수 있다.

○ 시험용 우주정거장의 우주인은 일반적으로 우주장치의 유지보수작업을 하지 않고 시험, 훈련만을 할 뿐이다. 기타 우주정거장의 우주인은 정기적으로 유지보수작업을 한다.

간단히 말하면 시험용 우주정거장은 기술적 요구가 모두 낮아 개발하기 쉽다. 톈궁1호는 해외 시험용 우주정거장(중량 20톤)에 비해 기능과 용도에서 비슷한 점이 있지만 중량은 8톤으로 가볍다.

□ 중국, 다중캡슐 우주정거장 구축 전망

세계 유인 우주 발전을 살펴보면, 기본적으로 유인우주선, 시험용 우주정거장, 화물우주선, 실용성 우주정거장, 우주항공기, 장기적 우주정거장, 영구적 우주정거장의 개발경로를 따라 발전했다.

그 중 유인우주선과 화물우주선 및 우주항공기는 우주와 지구 사이를 왕복하는 운반장치로서 우주에서 장기적으로 운행하는 많은 우주정거장을 위해 우주인과 화물을 운반한다. 시험용 우주정거장은 우주정거장의 관련 기술 테스트에 활용되어 우주정거장 구축을 위한 기반을 마련한다. 기타 우주정거장은 우주자원을 개발하는 주요우주기지로서 부피, 질량, 운행시간이 늘어나고, 유인(사람을 태우는)시간과 연구프로젝트도 증가한다.

구소련이 발사한 살류트(Salyut) 1-5호와 미국이 발사한 ‘우주실험실’은 모두 시험용 우주정거장이다. 주요 특징은 우주정거장에 인터페이스가 하나뿐이라는 점이다. 따라서 우주인과 화물 양용 우주선 하나만을 수용하여 왕복인원과 소량의 물품을 운반할 수 있다. 이 세대의 우주정거장은 많은 중대한 과학기술 문제를 해결하였다. 예를 들면 우주인이 우주에서 여러 날 동안 체류할 수 있고, 우주인 교대가 가능하며, 우주정거장의 이용률을 크게 향상시킬 수 있다.

구소련이 발사한 살류트 6호와 7호는 실용성 우주정거장이다. 이 두 정거장은 모두 2개의 인터페이스가 장착되어 있어 두 척의 우주선을 동시에 수용할 수 있다. 따라서 우주인과 화물 분할이 가능하여 우주정거장의 수명과 우주인의 궤도 체류시간이 많이 연장되었다.

러시아가 발사한 미르호는 장기적 우주정거장으로서 코드우드(cordwood)식 구조를 적용했다. 최초에 발사한 핵심캡슐은 인터페이스가 6개이고, 빌딩 블록과 같이 5개의 전용실험캡슐, 그리고 소유즈 유인우주선과 프로그레스 우주화물선을 도킹해 방대한 우주복합체를 형성함으로써, 우주인의 활동공간을 훨씬 넓혔다. 그러나 효율성이 낮은 문제가 존재한다.

2011년에 구축된 국제우주정거장은 영구적 우주정거장으로서 미국, 러시아, 유럽우주국, 일본, 캐나다, 브라질 등 16개국이 공동 개발했다. 트러스 캡슐걸이식을 적용하여 100m 이상의 조립식 트러스를 기초구조로 하고, 여러 개의 캡슐과 설비를 트러스에 설치했다. 장점은 유연성이 더욱 강해지고 해체, 수리, 교환이 모두 편리해진 한편, 집중식 전력공급 방식을 적용하여 작업효율이 높아진 것이다. 그러나 비용이 많이 들고 기술이 복잡한 단점도 안고 있다.

중국은 앞으로 다중캡슐 우주정거장을 구축할 전망이다. 국가 상황에 따라 중국의 우주정거장은 코드우드식 구조를 적용할 예정인데, 여기에는 핵심캡슐 1개와 실험캡슐 2개가 포함되며, 총중량은 60톤이다. 핵심캡슐은 조합체 제어임무가 위주이며, 실험캡슐I는 조합체 제어와 응용실험 기능을 다 갖추었고, 실험캡슐Ⅱ는 응용실험 임무가 위주이다.