유인 금성 플라이바이

Manned Venus flyby
마리너 10호에서 본 금성.
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미국 우주 계획
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유인 비너스 플라이비는 1973-1974년 아폴로에서 유래된 우주선을 타고 금성에 3명의 우주 비행사를 보내기로 한 1967-1968년 NASA의 제안으로, 지구로 돌아오는 여정을 단축하기 위해 중력 보조 장치를 사용했다.

아폴로 애플리케이션 프로그램

비너스 플라이바이 우주선의 오려낸 도표.

1960년대 중반 NASA는 아폴로 프로그램에서 파생된 하드웨어를 사용하여 "금성 3인조 비행"[1]을 아폴로 응용 프로그램의 일부로 간주했다. 1970년대에는 몇몇 임무 프로필이 출시를 위해 검토되었고 1973년 임무는 가장 심각하게 고려된 것으로 보이며 가장 잘 문서화되었다. 발사는 1973년 10월 31일에 일어났을 것이며 1974년 3월 3일에 금성이 날아와 1974년 12월 1일에 지구로 돌아왔을 것이다.

배경

제안된 임무는 세 명의 우주비행사를 금성을 지나 비행하는 데 토성 V를 사용했을 것이며, 이것은 약 1년 동안 지속되었을 것이다. S-IVB 무대는 스카이랩의 원래 디자인과 유사한 '습지 공방'이었을 것이다. 이 개념에서 연료 탱크의 내부는 상당한 부피를 차지하지 않는 거처와 다양한 장비들로 채워질 것이다. 그리고 나서 S-IVB는 정상적으로 추진체로 채워져 금성으로 가는 도중에 비행을 가속시키는 데 이용될 것이다. 일단 화상이 완료되면, 남은 추진체를 우주로 배출하고, 그 후에 더 큰 연료 탱크를 생활 공간으로 사용할 수 있고, 반면 더 작은 산소 탱크는 폐기물 저장용으로 사용할 수 있었다.

그렇게 많은 장비만이 공간을 많이 차지하지 않고 수소탱크에 운반될 수 있는 반면, 다른 조각들은 액체수소에 담가 살아남을 수 없었다. 대신에 이 장비는 보통 달 임무에 아폴로 달 모듈을 보유했던 우주선-LM 어댑터(Substance-LM Adapter, SLA)로 알려진 S-IVB와 아폴로 명령/서비스 모듈(CSM) 사이의 단계간 영역에 배치될 것이다. 이 영역에서 사용 가능한 공간의 최대화를 위해 CSM의 서비스 추진 시스템 엔진은 두 개의 LM 강하 추진 시스템 엔진으로 대체될 것이다. 이들 엔진은 훨씬 더 작은 엔진 벨을 가지고 있었고, SLA 영역으로 끝을 확장하는 대신 서비스 모듈 내에 놓여 있었다. 이것은 또한 단일 엔진 고장의 경우 중복성을 제공했다. 이들 엔진은 비행 중 코스 보정 및 지구 재진입 시 제동 연소율 모두를 담당했을 것이다.

아폴로 달 임무와는 달리 CSM은 화상이 일어나기 전 S-IVB 단계로 전환 및 도킹 기동을 수행하여 지구 궤도를 떠난 후가 아니라 후가 될 것이다. 이것은 우주비행사들이 "눈덩이 밖으로" 날아갔다는 것을 의미했다. 이 엔진은 우주비행사들이 우주 비행사들 속으로 보다는 그들을 좌석에서 밀어내게 하는 추진력이었다. 이는 S-IVB의 고장 후 CSM에 의한 중단 화상이 지구로 돌아올 수 있는 짧은 창밖에 없었기 때문에, 금성으로 비행하기 위해 지구 주위의 주차 궤도를 떠나기 전에 모든 우주선 시스템이 작동하고 체크아웃할 필요가 있었기 때문에 필요했다.

금성 플라이 바이에 대한 전구체에는 S-IVB "웨트 워크샵"과 기본 도킹 어댑터가 있는 초기 궤도 시험 비행과 S-IVB를 지구 주변의 거의 정지궤도 궤도에 진입시키는 1년간의 시험 비행이 포함된다.

과학적 목적

이 임무는 다음과 같이 측정했을 것이다.

  • 고도, 위도 및 시간의 함수로써 대기 밀도, 온도 및 압력.
  • 행성 표면과 그 특성에 대한 정의.
  • 낮은 대기와 행성 표면의 화학적 구성.
  • 무선 반사율, 전자 밀도 및 클라우드 층의 특성과 같은 전리권 데이터.
  • 광학 천문학 - 수소의 공간 분포를 결정하는 데 도움이 되는 지구 대기 위의 UV와 IR 측정.
  • 태양 천문학 - UV, X선 및 태양 스펙트럼의 적외선 측정 및 태양 사건의 우주 모니터링 가능.
  • 무선 및 레이더 천문학 - 무선 하늘의 밝기를 매핑하고 태양, 항성 및 행성 전파 방출을 조사하기 위한 무선 관측; 금성과 수성 표면의 레이더 측정
  • X선 천문학 - 은하계에서 새로운 X선 선원을 식별하고 이전에 식별된 선원에 대한 추가 정보를 얻기 위한 측정.
  • 미립자 방사선, 자기장 및 유성체를 포함한 지구-베너스 행성간 환경에 대한 데이터.
  • 금성이 날아간[clarification needed] 지 약 2주 후에 금성과 상호 행성 정렬 상태에 있었을 수 있는 수성 행성의 데이터

미션 개발

이 임무는 A~C 단계로 지정된 2개의 개발 비행과 1개의 생산 비행으로 수행되었을 것이다.

A 단계

계획의 1단계는 "습지 작업실" S-IVB와 표준 블록 II 아폴로 CSM을 토성 V의 궤도로 발사했을 것이다. 승무원은 SLA 패널을 불어서 CSM과 S-IVB를 분리하고, S-IVB 전면에 부착된 도킹 모듈과 도킹하기 위해 달 비행에서 수행되는 것과 유사한 Transplosition 및 도킹 기동을 수행한다. 선택적으로 그들은 S-IVB 엔진을 사용하여 그것들을 높은 궤도로 쏘아 올릴 수 있었다. 그들이 우주로 남은 추진체를 방출하고 S-IVB 연료 탱크에 들어가 몇 주 동안 실험을 하기 전에 말이다. 우주 비행사들의 장기 서식지로 S-IVB의 사용을 평가한 후, 그들은 CSM을 S-IVB에서 분리하고 지구로 돌아오게 된다.

B단계

B단계는 높은 궤도에서 장기간 임무를 수행하면서 금성 플라이바이 우주선을 시험할 것이다. 토성 V는 장기 우주 비행을 위해 설계된 블록 III CSM과 실제 금성 비행에 필요한 환경 지원 모듈을 갖춘 수정된 S-IVB를 발사하고, S-IVB 엔진의 전환과 도킹 기동을 따라 우주선을 지구 주위를 약 25,000마일 고도에서 원형 궤도로 운반할 것이다. 이 고도는 금성 여행과 비슷한 환경에 우주선을 노출시키면서 지구의 방사선 벨트를 제거할 수 있을 만큼 충분히 높지만, 우주비행사들이 비상시에 CSM을 사용하여 몇 시간 안에 귀환할 수 있을 정도로 지구와 충분히 가깝다.

연료 전지는 1년 동안 작동하기 위해 매우 많은 양의 연료를 필요로 하기 때문에 아마도 스카이랩에서 사용되는 것과 유사한 태양 전지판에 의해 전력이 공급되었을 것이다. 마찬가지로 달 비행에 동력을 공급하기 위해 사용되는 SM의 연료 전지는 발사 및 재진입 작업 기간 동안 충분한 전력을 제공하는 배터리로 대체될 것이다.[citation needed]

C상

C단계는 블록 IV CSM과 지구와의 통신을 위한 대형 무선 안테나와 비너스의 대기권 진입을 위해 비행 직전에 방출되는 두 개 이상의 소형 탐침을 탑재한 Venus flyby S-IVB의 최신 버전을 사용하는 실제 유인 비행이 될 것이다.[3][4][5][6][7] 블록 IV CSM은 서비스 추진 시스템 엔진을 대체하는 LM 엔진, 연료 전지를 대체하는 배터리, 지구와의 장거리 통신을 지원하기 위한 기타 개조 및 달 궤도로부터의 귀환에 비해 복귀 궤도에 필요한 높은 재진입 속도를 가지고 있다.

C단계 임무는 금성에 도달하는 데 필요한 속도 요건과 결과 임무가 지속되는 기간이 가장 낮은 1973년 10월 말이나 11월 초에 발사를 위해 계획되었다. 우주선을 확인하기 위해 지구 주차 궤도에 잠시 머문 후에 승무원들은 금성으로 향했을 것이다. 트랜스-베너스 분사 연소 중에 중대한 문제가 발생할 경우, SSM을 S-IVB에서 분리하고 SM 엔진을 사용하여 화상으로부터 얻은 속도를 대부분 취소하는 데 약 1시간이 소요되었을 것이다. 이것은 이 우주선을 매우 타원형 궤도에 올려놓게 할 것이고, 이것은 보통 2, 3일 후에 다시 지구로 돌아오게 할 것이다. 그 시간대를 넘어서면 SM 엔진은 SM 배터리의 동력이 떨어지기 전에 CSM을 지구로 되돌릴 수 있는 충분한 추진제를 가지고 있지 않았을 것이다. 그쯤 되면 말 그대로 '비너스나 버스트'가 될 것이다.

S-IVB 연소에 성공한 후, 우주선은 약 4개월 후 금성 표면으로부터 약 3000마일을 지나갔을 것이다. 비행속도는 너무 높아서 승무원들은 행성에 대한 자세한 연구를 위해 몇 시간밖에 시간이 없었을 것이다. 이쯤 되면 하나 이상의 로봇 탐사선 착륙선이 주선에서 분리되어 금성에 착륙했을 것이다.

나머지 임무 기간 동안 승무원들은 0.3 천문단위 이내로 접근해 태양과 수성에 대한 천문학적 연구를 수행했을 것이다.

TMK-MAVR

TMK-MAVR의 비너스 플라이비 묘사

1971~1974년 소련이 계획한 화성탐사선 TMK 임무의 한 변종은 귀환 항해 중 금성의 비행을 수반했고, 화성 - 금성을 의미하는 "MAVR"(MARS - VeneRa)이라는 암호명을 얻었다.[8] 그러나 TMK 프로그램은 임무 수행에 필요한 N1 로켓이 성공적으로 비행하지 못하면서 취소되었다.

참고 항목

참조

  1. ^ "Manned Venus Flyby, NASA-CR-114025" (PDF).
  2. ^ "A survey of manned Mars and Venus flyby missions in the 1970's, NASA-CR-152882" (PDF). Archived from the original (PDF) on 27 May 2010. Retrieved 23 July 2020.
  3. ^ "Preliminary considerations of Venus exploration via manned flyby, Nov 30, 1967" (PDF). Archived from the original (PDF) on 21 May 2010. Retrieved 23 July 2020.
  4. ^ "A Venus lander probe for manned flyby missions, Feb 23, 1968" (PDF). Retrieved 23 July 2020.
  5. ^ "Manned Venus flyby meteorological balloon system, July 29, 1968" (PDF). Archived from the original (PDF) on 21 May 2010. Retrieved 23 July 2020.
  6. ^ "Experiment payload for manned venus encounter mission - venus tracking and data orbiter, Jun 13, 1968" (PDF). Archived from the original (PDF) on 21 May 2010. Retrieved 23 July 2020.
  7. ^ "Drop sonde and photo sinker probes for a manned venus flyby mission, May 7, 1968" (PDF). Archived from the original (PDF) on 21 May 2010. Retrieved 23 July 2020.
  8. ^ "TMK on Astronautix". Retrieved 23 July 2020.

외부 링크