달착륙선
1. 아폴로 계획 달착륙선
1.1. 개요
그루먼(현 노스롭 그루먼)에서 제작한 아폴로 계획에서 달에 착륙한 유인 우주선이다. 영어로는 달 모듈(Lunar Module)이며, 약어는 개발단계에서 사용하였던 명칭인 달 탐사 모듈(Lunar Excursion Module)의 약어인 'LEM'을 사용하였다.
옛 소련도 Лунный корабль(루니이 코라블, 달 우주선)이라는 달착륙선을 개발했었지만(이쪽은 1인승이고 내부 통로도 없어서 우주비행사가 소유즈 우주선에서 달착륙선으로 이동할 때 일일히 우주선 밖으로 나와 EVA를 해야 했다) 미국에게 달착륙 선수를 뺏긴 후 김이 샜는지 유인 달탐사 계획을 취소해버렸다. 대신에 Луноход(루노호드, 달 자동차)라는 원격조종 로봇을 달에 착륙 시켜 무인 천체표면 탐사의 1등을 차지했다.[3] 루노호드도 달에 착륙했으니 달착륙선이라 할 수도 있겠지만, 루노호드 자체에 이착륙 기능이 있는 것이 아니므로 일반적인 우주선의 정의에 부합하지 않는다.
제작비는 한 대에 당시 돈으로 1억 5천만 달러였으며 이는 현재(2019년 기준) 가치로는 약 11억 달러다.
1.2. 특징
아폴로 계획의 우주선과 로켓 중 유일하게 지구 대기권 내 비행을 전혀 염두에 두지 않은 디자인으로, 유선형이 아닌 투박한 선체를 갖고 있다. 강하 단계(Descent Stage)와 상승 단계(Ascent Stage)의 두 부분으로 구성되어 있으며, 새턴 V 로켓의 이륙 중량 및 달에서 달 착륙선 상부의 이륙 중량을 낮추기 위해서 무엇보다도 무게를 줄이기 위해 최대한의 노력을 기울였다. 투박하고 엉성해 보이는 외관도 무게를 줄이기 위한 탓이 크다. 4개의 다리를 가지고 있어서 흡사 거미와 같다. 아폴로 9호에서 달착륙선이 거미같다고 생겨서 달착륙선 호출부호를 스파이더라고 불렀다.
1.3. 구조
1.3.1. 선실
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[4]
선실은 지름 2.3m의 구체형 보호 케이스로 보호되었으며, 안에는 팔걸이가 있으나 의자는 없다. 초기 디자인은 의자에 앉아 대형 창문을 통해 바깥을 보며 조종하는 방식이었지만 대형 창문의 무게가 너무 많이 나가 중량문제가 심각했다.[5] 때문에 그루먼의 엔지니어들은 달의 중력이 지구의 6분의 1에 불과하다는 점을 이용해 의자를 없애고 서서 조종하는 방식으로 개발을 진행했다. 서서 조종하면 창문에 바짝 붙을 수 있기 때문에, 소형창문으로도 충분한 시야가 확보되어 조종에 문제가 없다. 선실의 바닥과 우주복의 신발에 벨크로를 부착하였고 우주복과 선실 바닥을 와이어로 연결하여 우주비행사를 고정해, 안전벨트가 없어도 조종과정에서 우주비행사가 이리저리 흔들리는 것을 막았다. 의자를 삭제하여 공간활용이 용이해졌다. 조종실 창문 아랫쪽에 출입구 해치를 설치했는데 의자가 있었다면 우주복을 입은 상태에서 해치에 접근하기 힘들었을 것이다. 우주비행사들이 실내에서 수면이나 휴식을 취할 때는 아래 그림과 같이 해먹을 설치한다.
내부에는 순수한 산소로 차 있고 온도는 약 24℃이며 1/3기압이 유지된다. 선실의 천장에는 모선으로 통하는 도킹 터널(지름 82cm, 길이 46cm)이 있고, 그 옆에는 배기 구멍이 있다. 출입용 해치 옆에 2개의 삼각창과 도킹용 창문 하나가 있고, 연료 탱크 2개와 산소 탱크 2개가 각각 엇갈려 있다. 특히 상승부 계기판에는 566개의 스위치와 71개의 지시등이 있어 비행사들은 작동 순서를 정확히 지켜야 했다.
1.3.2. 외부
4개의 다리가 있고 완충기가 달려 있으며 외부에 16개의 자세 제어 로켓이 달려 있다. 1단과 2단이 있다. 1단은 처음에는 원기둥 형태로 디자인되었으나 개발과정에서 팔각기둥 모양으로 바뀐다. 착륙 시에 필요한 다리, 연료, 엔진, 전파고도계 등이 달려 있고 이륙 시에 발사대로 사용된다. 연료와 선체의 각종 기기를 보호하기위해 단열재를 두르는데 무게를 줄이기 위해 당시 새로나온 신소재였던 마일라 필름을 25겹으로 둘렀다.[6] 2단은 승무원이 타는 공간 및 문 등이 있고 자세 제어 로켓 및 안테나, 이륙용 엔진이 있다. 하강용 엔진은 짐벌(추력편향)이 달려있다. 이 짐벌의 각은 약 6도.
전면에서 보면 꽤나 비대칭적인 디자인인데, 오른쪽에 튀어 나온 것은 연료 탱크이며 왼쪽에는 산화제 탱크가 있다.
1.4. 목록
1.5. 기타
아폴로 15호 달착륙
아폴로 17호 달착륙선의 이륙
서울 어린이회관에 미국 정부가 기증한 달착륙선 레플리카가 있었다. 물론 쇠로 만든 껍데기에 불과하지만 실물과 매우 닮았다.
달착륙선은 철저하게 우주공간과 달에서 사용하게 디자인됐기에 형태가 그때까지 나왔던 다른 로켓이나 우주선과 매우 달랐다. 우주비행사들은 달착륙선을 처음 보고 너무 못생겨서 매우 당황했다고 한다.
2019년 6월 달착륙 50주년을 맞아 레고 모델로 출시되었다. #
만약 달 착륙 중 하강단의 연료가 바닥나면 자동적으로 착륙을 중지하고 하강단을 사출하여 상승단으로 다시 궤도로 돌아가도록 설계되었다. 이것을 위해 AGS[11]이라는 별도의 컴퓨터가 탑재되는데, 이 컴퓨터는 당시 자세 검출을 위해 사용되는 기계식 자이로스코프 대신 유일하게 전자식 IMU를 사용했다.
참고로 달 착륙선은 궤도에 오른 뒤 랑데뷰까지만 수행하며 도킹은 사령선이 하게 된다.
2. 아르테미스 계획 달 착륙선
2.1. 개요
2020년대에 시행될 아르테미스 계획에서 사용될 유인 달착륙선. 정식 명칭은 인간 착륙 시스템(human landing systems, HLS)이다.
2.2. 계획
[image]
2020년 5월 1일 NASA에서 우선 협상대상자로 다이네틱스, 스페이스X, 블루 오리진/록히드 마틴/노스롭 그루먼 컨소시엄 등 3개 회사의 시안을 1차 선정하였으며, 이후 3개 회사의 시안들이 경쟁하여 우승자가 선정될 것이다.
3. 관련 문서
[1] 대략 4.4톤.[2] 대략 1.5톤.[3] 소련의 천체표면 원격탐사 기록은 20여 년 후 미국이 패스파인더로 화성을 탐사할 때까지 깨지지 않았다.[4] 사진에서는 컴퓨터 패널이 제거되어 있다.[5] 달착륙선 개발에는 무게 제한이 엄격했다. 당초 아폴로 사령선과 달착륙선을 따로 만든 이유도 무거운 대형 탐사선이 달에 착륙했다가 지구로 돌아오기 어렵기 때문에, 조그만 달착륙선을 하나 만들어서 달궤도-달표면을 왕복시키자는 의도였다.[6] 사진의 금박지처럼 보이는 부분.[7] 미국 스미스소니언 항공우주박물관에 전시 중이다.[8] 원래는 아폴로 15호의 것이었다.[9] 원래는 아폴로 18호의 것이었지만 취소되었다.[10] 원래는 아폴로 19호의 것이었지만 취소되었다.[11] Abort Guidance System