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아르테미스 1호

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아르테미스 1호
임무 6일째에 달에 접근하는 오리온 우주선
이름
  • 아르테미스 1호 (공식)
  • 탐사 임무-1 (EM-1)
임무 유형무인 달 궤도 비행 시험
관리 기관NASA
COSPAR ID2022-156A 위키데이터에서 편집하기
SATCAT 번호54257위키데이터에서 편집하기
웹사이트nasa.gov/artemis-i
임무 기간25일, 10시간, 52분 그리고 46초
이동 거리1.3 백만 마일 (2.1 백만 킬로미터)
우주선 정보
우주선
제조 기관
임무 시작
발사일2022년 11월 16일, 06:47:44 UTC[1] (1:47:44 am EST)
로켓우주 발사 시스템
발사 장소케네디, LC-39B
임무 종료
회수USS Portland[2]
착륙일2022년 12월 11일, 17:40:30 UTC[3] (9:40:30 am PST)
착륙 장소바하칼리포르니아주 인근 태평양[4]
궤도 정보
기준계달 중심
체재원거리 역행 궤도
주기14일
달 접근 비행
거리130 km (81 mi)
달 궤도선
궤도 이탈2022년 12월 1일, 21:53 UTC[5]
달 접근 비행
우주선 부품오리온
거리128 km (80 mi)

임무 휘장  

아르테미스 1호(Artemis I)는 이전 명칭이 탐사 임무-1(EM-1)이었으며,[6] 2022년 11월 16일에 발사된 무인 달 궤도 주회 임무다. NASA의 아르테미스 계획의 첫 번째 주요 우주 비행으로서, 아르테미스 1호는 약 50년 전 아폴로 계획의 종료 이후 NASA가 달 탐사로 복귀함을 알리는 신호탄이었다. 이는 오리온 우주선과 우주 발사 시스템(SLS) 로켓의 첫 번째 통합 비행 시험이었으며,[note 1] 주요 목표는 후속 아르테미스 임무를 준비하기 위해 오리온 우주선, 특히 그 열 차폐를 시험하는 것이었다.[7] 이러한 임무들은 달에 인류의 존재를 재확립하고 화성 탐사를 포함한 미래의 과학적 연구에 필요한 기술과 비즈니스 접근 방식을 입증하고자 한다.[8][9]

아르테미스 1호용 오리온 우주선은 2021년 10월 20일에 조립되었으며,[10] 비행 전 시험 과정에서의 어려움으로 인한 수차례의 지연 끝에 2022년 8월 17일에 전체 기체가 발사를 위해 이동되었다. 처음 두 번의 발사 시도는 2022년 8월 29일 결함 있는 엔진 온도 판독값과 9월 3일 연료 보급 중 수소 누출로 인해 취소되었다.[11] 아르테미스 1호는 2022년 11월 16일 오전 1시 47분 44초(EST)에 발사되었다.[12]

아르테미스 1호는 케네디 우주 센터의 39B 발사대에서 발사되었다.[13] 지구 주회 궤도에 도달한 후 오리온 우주선을 실은 상단은 분리되어 달전이궤도투입을 수행한 뒤 오리온을 분리하고 10개의 큐브위성을 전개했다. 오리온은 11월 21일에 달의 첫 번째 플라이바이를 완료하고, 6일 동안 원거리 역행 궤도에 진입했으며, 12월 5일에 두 번째 달 플라이바이를 완료했다.[14]

이후 오리온 우주선은 복귀하여 열 차폐의 보호를 받으며 지구 대기권에 재진입했고, 12월 11일 태평양에 착수했다.[15] 이 임무는 아르테미스 2호부터 시작될 유인 비행을 위해 오리온과 우주 발사 시스템을 인증하는 것을 목표로 했으며,[16] 아르테미스 2호는 현재 2026년 4월 유인 달 플라이바이를 수행할 예정이다.[17]

임무 프로필

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아르테미스 1호는 우주 발사 시스템의 블록 1 변형 기체로 발사되었다.[18] 블록 1 기체는 코어 스테이지, 2개의 5섹션 고체 로켓 부스터(SRB), 그리고 상단으로 구성되었다. 코어 스테이지는 4개의 RS-25D 엔진을 사용했으며, 이 엔진들은 모두 이전에 우주왕복선 임무에서 비행한 적이 있는 것들이었다.[19] 코어와 부스터는 이륙 시 합계 39,000 kN (8,800,000 lbf), 즉 약 4,000톤의 추력을 발생시켰다. 임시 극저온 추진 단계(ICPS)로 알려진 상단은 델타 극저온 2단을 기반으로 하며, 아르테미스 1호 임무에서는 단일 RL10B-2 엔진으로 구동되었다.[20]

궤도에 진입한 후 ICPS는 엔진을 점화하여 달전이궤도투입(TLI) 기동을 수행했으며, 이를 통해 오리온 우주선과 10개의 큐브위성을 달을 향한 궤도에 올려놓았다. 그 후 오리온은 ICPS에서 분리되어 달 우주 공간으로 항행을 계속했다. 오리온 분리 후, ICPS 스테이지 어댑터는 과학 연구 및 기술 입증을 수행할 10개의 큐브위성을 전개했다.[21]

오리온 우주선은 달 주위의 원거리 역행 궤도(DRO)에서의 6일을 포함하여 약 3주 동안 우주에서 시간을 보냈다.[22] 이는 달 표면에서 약 130 km (80 mi) 거리까지 접근했으며(최근접 접근),[23] 지구로부터 최대 432,210 km (268,563 mi) 거리까지 도달했다.[24][25]

임무 타임라인[24]
날짜 시간 (UTC) 사건
발사
11월 16일 06:47:44 이륙
06:49:56 고체 로켓 부스터 분리
06:50:55 기계선 페어링 투하
06:51:00 발사 중단 시스템(LAS) 투하
06:55:47 코어 스테이지 주 엔진 정지 (MECO)
06:55:59 코어 스테이지 및 ICPS 분리
07:05:53 – 07:17:53 오리온 태양전지판 전개
07:40:40 – 07:41:02 근지점 상승 기동
08:17:11 – 08:35:11 ICPS 달전이궤도투입 (TLI) 연소
08:45:20 오리온/ICPS 분리
08:46:42 상단 분리 연소
10:09:20 ICPS 폐기 연소
아르테미스 1호 임무 요약
달을 향한 항행
11월 16일 14:35:15 첫 번째 궤도 수정 연소
11월 17–20일 달을 향한 타성 주행 단계
11월 21일 12:44 달 접근 동력 비행 연소[23]
달 주회 궤도
11월 21–24일 DRO로의 전이
11월 25–30일 원거리 역행 궤도(DRO)
12월 1일 21:53 DRO 이탈 연소[5]
12월 1–4일 DRO 종료
지구 복귀
12월 5일 16:43 달 최근접 접근[26]
12월 5–11일 복귀 항행
12월 11일 17:40:30 태평양 착수

임무 프로필 애니메이션

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아르테미스 1호 애니메이션
지구 중심 관성 좌표계
달과 함께 회전하는 지구 중심 회전계
  지구 ·   아르테미스 1호 ·   달

배경

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2011년 당시의 SLS 발사 상상도

아르테미스 1호는 2012년에 NASA에 의해 탐사 임무 1(EM-1)로 기획되었으며, 당시에는 2017년에 발사될 예정이었다.[27][note 2] 이는 우주 발사 시스템(SLS)의 첫 번째 계획된 비행이자 오리온 다목적 유인 우주선의 두 번째 무인 시험 비행이었다. EM-1의 초기 계획은 7일간의 임무 동안 달 주위 궤도를 비행하는 것이었다.[29][30]

2013년 1월, 오리온 우주선의 기계선을 유럽 우주국에서 제작하기로 발표되었으며 그 이름은 유럽 기계선으로 명명되었다.[31] 2014년 11월 중순, NASA의 미쇼 조립 기지(MAF)에서 SLS 코어 스테이지의 건설이 시작되었다.[32] 2015년 1월, NASA와 록히드 마틴은 아르테미스 1호에 사용되는 오리온 우주선의 주요 구조가 이전 모델(EFT-1)에 비해 최대 25% 더 가벼워질 것이라고 발표했다. 이는 원추형 패널의 수를 6개에서 3개로 줄이고, 총 용접 횟수를 19회에서 7회로 줄여[33] 용접 재료의 추가 질량을 절약함으로써 가능해졌다. 기타 절감은 다양한 구성 요소와 배선의 수정을 통해 이루어졌다. 아르테미스 1호의 경우 오리온 우주선에 완전한 생명 유지 시스템과 승무원 좌석이 장착될 예정이었으나 무인으로 유지되었다.[34]

2017년 2월, NASA는 첫 번째 SLS 비행을 유인 발사로 진행하는 것의 타당성을 조사하기 시작했다.[18] 유인 비행은 두 명의 우주비행사가 탑승하고 비행 시간은 무인 버전보다 짧았을 것이다.[35] 그러나 몇 달간의 타당성 조사 후 NASA는 비용을 주요 문제로 들어 이 제안을 거부하고 첫 번째 SLS 임무를 무인으로 비행하는 계획을 지속했다.[36]

2019년 3월, 당시 NASA 관리자였던 짐 브리덴스타인은 일정을 맞추기 위해 오리온 우주선을 SLS에서 상업용 로켓인 팰컨 헤비나 델타 IV 헤비로 옮기는 방안을 제안했다.[37][38] 이 임무는 두 번의 발사가 필요했을 것이다. 하나는 오리온 우주선을 지구 궤도에 올려놓는 것이고, 다른 하나는 상단을 싣고 가는 것이다. 그 후 두 기체가 지구 궤도에서 도킹하고, 상단이 점화되어 오리온을 달로 보내는 방식이었다.[39] 이 아이디어는 결국 폐기되었다.[40] 이 옵션의 과제 중 하나는 오리온이 아르테미스 3호까지는 도킹 메커니즘을 탑재할 계획이 없었기 때문에 도킹을 수행하는 것이었다.[41] 이 개념은 2019년 중반, 다른 연구에서 임무가 더 지연될 것이라는 결론이 나옴에 따라 보류되었다.[42]

지상 시험

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2021년 1월 16일에 수행된 코어 스테이지의 첫 번째 연소 시험 시도

보잉사가 루이지애나주 미쇼 조립 기지에서 제작한 아르테미스 1호용 코어 스테이지는 2019년 11월에 4개의 엔진이 모두 장착되었고,[43] 한 달 뒤 완료가 선언되었다.[44] 코어 스테이지는 시설을 떠나 스테니스 우주 센터에서 그린 런(Green Run) 테스트 시리즈를 거쳤으며, 이는 점점 복잡해지는 8단계의 테스트로 구성되었다.[45]

  1. 진동 시험
  2. 항공전자(전자 시스템)
  3. 페일 세이프 시스템
  4. 추진 (엔진 점화 없이)
  5. 추력 편향 제어 시스템(엔진 이동 및 회전)
  6. 발사 카운트다운 시뮬레이션
  7. 추진제를 실은 습식 리허설
  8. 8분간의 엔진 정지 상태 연소 시험

첫 번째 테스트는 2020년 1월에 수행되었으며,[45][46] 이후의 그린 런 테스트들은 문제없이 진행되었다. 1년 후인 2021년 1월 16일, 8번째이자 마지막 테스트가 수행되었으나 엔진이 작동 1분 만에 정지되었다.[47] 이는 엔진의 추력 편향 제어 시스템에 사용되는 유압 시스템의 압력이 테스트를 위해 설정된 한계치 이하로 떨어졌기 때문이었다. 그러나 이 한계치는 보수적인 것이었으며, 실제 발사 시 이런 이상이 발생했더라도 로켓은 정상적으로 비행했을 것이다.[48] 정지 상태 연소 시험은 2021년 3월 18일에 다시 수행되었으며, 이번에는 전체 지속 시간인 8분간의 연소에 성공했다.[49] 코어는 이후 2021년 4월 24일에 스테니스 우주 센터를 떠나 케네디 우주 센터로 향했다.[50]

조립

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SLS 로켓의 블록 1 변형 기체
2022년 3월, 우주선 조립 건물에서 오리온 캡슐이 조립된 모습의 SLS

SLS/오리온은 NASA 우주선 조립 건물(VAB) 내부의 이동식 발사대 위에 주요 하부 조립체들을 쌓아 올림으로써 조립된다. 먼저 두 개의 부스터 각각의 7개 구성 요소가 쌓인다. 그 후 코어 스테이지가 쌓여 부스터에 의해 지지된다. 인터스테이지와 상단이 코어 위에 쌓이고, 마지막으로 오리온 우주선이 상단 위에 조립된다.

임시 극저온 추진 단계는 2017년 7월 케네디 우주 센터에 최초로 인도된 SLS의 부품이었다.[51] 3년 후인 2020년 6월 12일, 모든 SLS 고체 로켓 부스터 세그먼트가 열차를 통해 케네디 우주 센터로 운송되었고,[52] 한 달 뒤인 7월 29일에 SLS 발사체 스테이지 어댑터(LVSA)가 바지선을 통해 인도되었다.[53] SLS의 조립은 11월 23일 이동식 발사대-1 위에 두 개의 하단 고체 로켓 부스터 세그먼트를 배치하며 우주선 조립 건물 하이 베이 3에서 시작되었다.[54] 부스터 조립은 코어 스테이지 그린 런 테스트 지연으로 인해 일시 중단되었다가 2021년 1월 7일에 재개되었으며,[55] 부스터 조립은 3월 2일까지 완료되었다.[56]

임무용 SLS 코어 스테이지 CS-1은 그린 런 테스트의 성공적인 결론 이후 2021년 4월 27일 페가수스 바지선을 통해 발사장에 도착했다. 4월 29일에는 개조 및 조립 준비를 위해 VAB 로우 베이로 이동되었다.[57] 스테이지는 6월 12일에 부스터와 함께 조립되었다. 스테이지 어댑터는 6월 22일 코어 스테이지 위에 조립되었다. ICPS 상단은 7월 6일에 조립되었다. 엄빌리컬 수축 테스트와 통합 진동 시험을 완료한 후, 10개의 보조 페이로드를 실은 오리온 스테이지 어댑터가 10월 8일 상단 위에 조립되었다.[58] 이는 1973년 마지막 새턴 V 이후 NASA의 VAB 내부에서 초대형 리프트 발사체가 조립된 첫 번째 사례였다.

아르테미스 1호 오리온 우주선은 NASA 탐사 지상 시스템(EGS)으로 인계된 후 2021년 1월 16일 다목적 처리 시설에서 연료 보급 및 발사 전 정비를 시작했다.[59][60] 10월 20일, 발사 중단 시스템과 공기역학 커버로 캡슐화된 오리온 우주선은 VAB로 옮겨져 SLS 로켓 위에 조립되었으며, 이로써 하이 베이 3에서 아르테미스 1호 기체의 조립이 마무리되었다.[61] 광범위한 통합 시험 및 점검 과정에서 4개의 RS-25 엔진 컨트롤러 중 하나가 고장 나 교체가 필요했으며, 이로 인해 로켓의 첫 번째 이동이 지연되었다.[62][63]

발사 준비

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2022년 3월 SLS의 첫 번째 기체 이동 모습. 이후 수리를 위해 다시 우주선 조립 건물로 돌아갔다.

2022년 3월 17일, 아르테미스 1호는 발사 전 습식 리허설(WDR)을 수행하기 위해 처음으로 우주선 조립 건물 하이 베이 3에서 밖으로 나왔다. 4월 3일에 실시된 초기 WDR 시도는 이동식 발사대 가압 문제로 인해 중단되었다.[64] 테스트를 완료하기 위한 두 번째 시도는 4월 4일, 발사 단지에 가스 질소 공급 문제, 액체 산소 온도 문제, 통기 밸브가 닫힌 채 고정되는 문제 등이 발생하여 중단되었다.[65]

세 번째 시도를 준비하던 중, 이동식 발사대의 엄빌리컬 암 중 하나에서 나온 작은 고무 조각으로 인해 ICPS 상단의 헬륨 체크 밸브가 반쯤 열린 상태로 고정되었다. 이로 인해 VAB에서 밸브를 교체할 때까지 해당 단계의 연료 보급을 연기해야 했다.[66][67] 테스트를 마무리하기 위한 세 번째 시도에는 상단 연료 보급이 포함되지 않았다. 로켓의 액체 산소 탱크는 성공적으로 충전되기 시작했다. 그러나 코어 스테이지에 액체 수소를 충전하던 중 로켓 하단 이동식 발사대에 위치한 꼬리 부분 서비스 마스트 엄빌리컬 플레이트에서 누출이 발견되어 테스트가 다시 조기 종료되었다.[68][69]

NASA는 이전 세 차례의 습식 리허설 동안 발생했던 장기간의 중단 사태 이후 LC-39B의 질소 공급을 업그레이드하면서 수소 누출과 ICPS 헬륨 체크 밸브를 수리하기 위해 기체를 VAB로 다시 이동시켰다. 아르테미스 1호는 4월 26일 VAB로 복귀했다.[70][71][72] 수리와 업그레이드가 완료된 후, 아르테미스 1호 기체는 테스트를 마치기 위해 6월 6일 두 번째로 LC-39B로 이동했다.[73]

6월 20일 실시된 네 번째 습식 리허설 시도에서 로켓의 두 단계 모두 추진제가 완전히 충전되었다. 하지만 꼬리 부분 서비스 마스트 엄빌리컬의 퀵 디스커넥트 연결부에서 수소 누출이 발생하여 카운트다운이 계획된 T-9.3초 지점에 도달하지 못하고 T-29초에서 자동으로 중단되었다. NASA 임무 관리자들은 곧 계획된 테스트 목표를 거의 모두 완료했다고 판단하고 WDR 캠페인의 완료를 선언했다.[74]

7월 2일, 아르테미스 1호 기체는 최종 발사 준비를 위해 VAB로 복귀했으며, 8월 29일과 9월 5일로 예정된 두 번의 발사 윈도우에 앞서 퀵 디스커넥트 수소 누출을 수리했다.[75][76] SLS는 첫 번째 발사 기회 5일 전인 8월 23일에 비행 준비 상태 검토를 통과했다.[77]

초기 발사 시도

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시도예정결과턴어라운드이유결정 시점날씨 확률(%)비고
129 8 2022, 8:33:00 am중단—기술적 문제29 8 2022, 10:33 am3번 엔진 고온, 수소 누출 및 통신 문제 발생.
23 9 2022, 2:17:00 pm중단표현식 오류: 알 수 없는 "[" 구두점 문자입니다.일 표현식 오류: 알 수 없는 "[" 구두점 문자입니다.시간 표현식 오류: 알 수 없는 "[" 구두점 문자입니다.분기술적 문제3 9 2022, 11:17 am서비스 암 수소 누출.
316 11 2022, 1:47:44 am성공표현식 오류: 알 수 없는 "[" 구두점 문자입니다.일 표현식 오류: 알 수 없는 "[" 구두점 문자입니다.시간 표현식 오류: 알 수 없는 "[" 구두점 문자입니다.분

연료 보급은 2022년 8월 29일 자정 직후에 시작될 예정이었으나 해상 폭풍으로 인해 1시간 지연되어 오전 1시 13분(EDT)에 시작되었다. 오전 8시 33분으로 예정된 발사 전, 로켓의 4개 엔진 중 3번 엔진이 발사 허용 최대 온도 한계치를 초과한 것으로 관찰되었다.[78][79] 다른 기술적 어려움으로는 우주선과 지상 통제소 간의 11분간의 통신 지연, 연료 누출, 액체 수소 및 액체 산소 탱크 사이의 연결 조인트 절연 폼 균열 등이 있었다.[78][80][81] NASA는 계획되지 않은 대기 시간과 2시간의 발사 윈도우가 종료된 후 발사를 중단했다.[82] 조사 결과, 발사 준비 여부를 판단하는 데 사용되지 않는 센서가 결함이 있어 3번 엔진의 온도를 잘못되게 높게 표시한 것으로 밝혀졌다.[79]

첫 번째 시도 이후, 두 번째 발사 시도는 9월 3일 오후로 예정되었다.[83] 발사 윈도우는 오후 2시 17분 EDT(18:17 UTC)에 열려 2시간 동안 유지될 예정이었다.[84] 발사는 엔진 섹션으로 연결되는 서비스 암의 연료 공급 라인 누출로 인해 오전 11시 17분(EDT)에 중단되었다.[85][11] 누출의 원인은 불확실했다. 임무 운영팀은 발사 시도 중 퀵 디스커넥트 인터페이스의 액체 수소 라인에 가해진 과도한 압력이 씰을 손상시켜 수소가 누출되었는지 여부를 조사했다.[86]

발사 운영팀은 다음 발사 시도 날짜를 결정했으며, 가장 이른 기회는 9월 19일이었으나[87][88][89] NASA가 누출 수리에 성공함에 따라 임무 관리자들은 9월 27일, 그리고 9월 30일을 가장 이른 날짜로 선언했다.[90][91] 9월 발사를 위해서는 미국 우주군의 동부 시험장이 로켓이 경로를 벗어나 인구 밀집 지역으로 향할 경우 로켓을 파괴하는 비행 종단 시스템의 인증 연장에 동의해야 했으며, 이는 9월 22일에 이루어졌다.[86][92] 그러나 당시 열대성 폭풍이었던 허리케인 이언의 예상 경로가 좋지 않아 발사 관리자들은 9월 27일 발사 시도를 취소하고 기체를 VAB로 복귀시키기 위한 준비를 시작했다.[93] 9월 26일 오전, 그날 저녁에 복귀를 진행하기로 결정이 내려졌다.[94][95]

11월 12일, 허리케인 니콜로 인한 또 다른 지연 이후 NASA 발사 관리자들은 11월 16일과 19일의 발사 기회를 요청했다. 당초 14일 기체를 요청했으나 당시 열대성 폭풍이었던 니콜에 의해 무산되었다.[96] 폭풍이 다가옴에 따라 NASA는 풍속이 로켓의 설계 한계를 초과할 가능성이 낮다고 판단하고 로켓을 발사대에 그대로 두기로 결정했다.[97] 풍속은 시속 29마일(47km/h)에 돌풍은 시속 46마일(74km/h)까지 예상되었다. 니콜은 11월 9일 1등급 허리케인으로 상륙했으며, 케네디 우주 센터의 지속 풍속은 시속 85마일(137km/h), 돌풍은 시속 100마일(160km/h)에 달했다. 폭풍이 지나간 후 NASA는 로켓의 물리적 손상을 검사하고 전자 기기 상태 점검을 실시했다.[98][99][100] 11월 15일, 임무 관리 팀은 발사 준비를 완전히 시작해도 좋다는 승인을 내렸고, 주요 탱크 채우기 절차는 오후 3시 30분(EST, 20:30 UTC)에 시작되었다.[101]

비행

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발사

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연료 누출로 인한 추가 지연 끝에 NASA는 기술자 팀을 파견하기로 결정했다. "레드 팀"으로 불리는 3명의 남성이 발사대로 달려갔다. 도착 후 그들은 누출 상황을 보고하고 누출을 바로잡기 위해 패킹 너트를 조이는 작업을 수행했다. 그들이 떠난 후 임무 통제소는 누출이 해결되었음을 확인하고 카운트다운을 진행했다.[102] 2022년 11월 16일 오전 6시 47분 44초(UTC), 아르테미스 1호는 케네디 우주 센터 39B 발사대(LC-39B)에서 성공적으로 발사되었다.[1] 아르테미스 1호는 아레스 I-X 이후 LC-39B에서 이루어진 첫 발사였다. 오리온 우주선과 ICPS는 우주 발사 시스템에서 분리된 후 발사 약 8분 30초 만에 궤도에 진입하며 명목상 궤도에 안착했다.[103]

달을 향한 비행

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이륙 89분 후, ICPS는 약 18분 동안 달전이궤도투입(TLI) 기동을 위해 연소했다. 그 후 오리온은 사용된 스테이지에서 분리되어 보조 스러스트를 점화해 안전하게 멀어지며 달을 향한 여정을 시작했다.[104] 이어 ICPS에 부착된 오리온 스테이지 어댑터에서 10개의 큐브위성 보조 페이로드들이 사출되었다.[105] ICPS는 발사 3시간 30분 후 마지막 기동을 수행하여 스스로 태양 주회 궤도에 진입하며 폐기되었다.[106]

11월 20일 19:09 UTC, 오리온 우주선은 지구의 중력보다 달의 중력 영향이 더 커지는 달 중력 영향권에 진입했다.[107]

달 궤도

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11월 21일, 오리온은 달 뒤편을 지나며 지구와 가시선이 확보되지 않게 됨에 따라 12:25부터 12:59 UTC까지 계획된 통신 두절을 겪었다. 그곳에서 자동 제어 기동을 통해 오리온을 원거리 역행 궤도로 전이시키기 위한 여러 차례의 궤도 변경 연소 중 첫 번째인 "달 접근 동력 비행 연소"가 12:44 UTC에 시작되었다.[107] 궤도 기동 시스템 엔진이 2분 30초 동안 점화되었다. 자율 주행 중 오리온은 12:57 UTC에 달 표면 위 약 130 km (81 mi) 지점을 통과하며 최접근을 달성했다.[108][109] 우주선은 11월 25일 궤도 기동 시스템(OMS)을 1분 28초간 점화하여 속도를 363 ft/s (398 km/h) 변화시키며 최종적으로 궤도에 진입했다.[110] 11월 26일 13:42 UTC, 오리온은 지구로 복귀할 수 있는 인간 등급 우주선 중 가장 먼 지구와의 거리 기록을 경신했다. 이전 기록은 아폴로 13호 임무의 400,171 km (248,655 마일)였다.[110][111][112]

11월 28일, 오리온은 지구로부터 432,210 km (268,563 mi) 거리까지 도달하며 임무 중 최대 거리를 기록했다.[113] 11월 30일, 오리온 우주선은 궤도를 유지하기 위해 유지 보수 연소를 수행했으며, 지구로의 복귀를 위해 12월 1일 21:53 UTC에 예정된 원거리 역행 궤도 이탈 연소를 준비하며 속도를 줄였다.[114]

12월 5일 16:43 UTC, 우주선은 지구를 향한 연소인 "복귀 동력 비행 연소"를 수행하여 달의 중력권에서 벗어나기 직전 달 표면에서 128 km (80 mi) 거리까지 접근했다. 우주선은 다시 한번 달의 뒤편으로 들어가 약 30분 동안 임무 통제소와의 통신이 끊겼다.[115] 플라이바이 직전 오리온은 전기 계통 이상을 겪었으나 곧 해결되었다.[116]

복귀 비행

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12월 6일 7:29 UTC, 오리온은 달의 중력 영향권을 벗어났다. 이후 소규모 궤도 수정 연소를 실시하고 유인 캡슐의 열 보호 시스템 및 ESM에 대한 점검을 수행했다.[117] 다음 며칠 동안 임무 통제 팀은 시스템 점검을 계속하고 재진입 및 착수를 준비했다. 12월 10일, 임무 기획자들은 최종 착수 지점이 멕시코 바하칼리포르니아반도 인근 과달루페섬 근처가 될 것이라고 발표했다.[118] 임무 전체를 통틀어 총 6차례의 궤도 수정 중 마지막 연소가 재진입 5시간 전인 다음 날 실시되었다.[119]

재진입 및 착수

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우주선은 12월 11일 17:00 UTC경 기계선과 분리되었으며, 17:20 UTC에 시속 약 40,000 km/h (25,000 mph)의 속도로 지구 대기권에 재진입했다.[120] 이는 존드 7호에 의해 개척된 비탄도식 대기권 진입의 한 형태인 "스킵 엔트리(skip entry)"를 미국에서 최초로 사용한 사례였다. 두 단계의 감속 과정을 통해 우주비행사들은 아폴로 스타일의 직접 재진입 때보다 상대적으로 낮은 중력가속도를 경험하게 된다.[121] 오리온 캡슐은 17:40 UTC(9:40 am PST)에 바하칼리포르니아 서쪽 과달루페섬 근처에 착수했다.[15] 착수 후 NASA 요원들과 USS Portland 함 승조원들은 캡슐의 계획된 해상 테스트를 수행한 후 우주선을 회수했다.[122] 회수 팀은 약 2시간 동안 공해상에서 테스트를 수행하고 캡슐의 이미지를 촬영하여 대기권 재진입의 흔적을 조사했으며, 그 후 윈치와 여러 줄을 사용하여 기체를 USS 포틀랜드의 웰 도크 안으로 끌어당겨 고정했다. 회수 팀에는 미국 해군, 미국 우주군, 케네디 우주 센터, 존슨 우주 센터, 록히드 마틴 우주 부문의 요원들이 포함되었다.[123] 12월 13일, 오리온 캡슐은 샌디에이고 항에 도착했다.[124]

착수 후 분석

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회수 후 손상을 보여주는 열 차폐부

캡슐 회수 후 검사 과정에서 열 차폐에 사용된 AVCOAT 재료의 예상치 못한 손실이 발견되었다. NASA는 이에 대한 철저하고 복잡한 분석에 착수했으며, 2년 뒤인 2024년 12월 5일에 그 분석 결과와 권고 사항을 발표했다. 결론은 차폐물 내부의 갇힌 가스가 가열되고 팽창하면서 조각들을 불어낼 때 발생하는 스폴링(spalling)에 의해 손상이 시작되었다는 것이었다. 이는 아폴로 스타일의 직접 진입보다 가열 및 냉각 양상이 다른 "스킵" 재진입 기동 중에 발생했다.[125]

페이로드

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국제우주정거장에 있는 AstroRad 방사선 조끼

오리온 우주선은 승무원이 달 여행 중 경험할 수 있는 데이터를 제공하기 위해 센서가 장착된 3개의 우주비행사 모형 마네킹을 운반했다.[126] 첫 번째 마네킹인 "캡틴 무니킨 캄포스"(아폴로 계획 당시 NASA 엔지니어였던 아르투로 캄포스의 이름을 따 명명됨)[127]는 오리온 내부의 사령관석에 앉았으며, 발사, 진입 및 기타 임무의 동적 단계 동안 우주비행사가 착용하게 될 오리온 승무원 생존 시스템 수트에 2개의 방사선 센서를 장착했다. 사령관석에는 임무 중 가속도와 진동 데이터를 기록하는 센서도 장착되었다.[128]

무니킨과 함께 "헬가(Helga)"와 "조하르(Zohar)"(각각 독일 항공우주 센터와 이스라엘 우주국에서 명명[129])라는 두 개의 몸통 모형이 탑재되었다. 이들은 NASA가 독일 항공우주 센터 및 이스라엘 우주국과 공동으로 임무 중 방사선 노출을 측정하는 마트료시카 아스트로래드 방사선 실험(MARE)에 참여했다. 조하르는 방사선 보호 조끼를 착용하고 방사선 위험을 판단하기 위한 센서를 장착했다. 헬가는 조끼를 입지 않았다. 모형들은 신체 부위별 방사선 노출을 측정했으며, 민감한 부위와 높은 줄기세포 농도 조직에 수동 및 능동 방사선량계가 배치되었다.[130] 이 실험은 조끼의 효과를 테스트하면서 달 임무 중의 방사선 수치에 대한 데이터를 제공했다.[131] 세 개의 마네킹 외에도 오리온은 무중력 지표로 NASA의 스누피 인형을,[132] 그리고 ESA의 유럽 기계선 기여를 상징하는 못말리는 어린양 숀 인형을 실었다.[133]

이러한 기능적 페이로드 외에도 아르테미스 1호는 전 세계 우주국과 협력업체들의 기념 스티커, 패치, 씨앗, 깃발 등을 운반했다.[134] 아르테미스와 연관된 신화적 인물의 이름을 딴 '칼리스토(Callisto)'라는 기술 입증 장치도 탑재되었다. 이는 록히드 마틴이 아마존 및 시스코와 협력하여 개발한 것으로, 화상 회의 소프트웨어를 사용해 임무 통제소로부터 오디오와 비디오를 전송하고 아마존 알렉사 가상 비서를 이용해 오디오 메시지에 응답했다. 또한 일반인들도 임무 기간 중 칼리스토에 표시될 메시지를 제출할 수 있었다.[135]

큐브위성

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10개 중 9개의 큐브위성이 설치된 오리온 우주선의 스테이지 어댑터

모두 6유닛 구성인 10개의 저비용 큐브위성들이[136] 보조 페이로드로 비행했다.[137] 이들은 2단 상단의 스테이지 어댑터 내부에 실려 있었다. 2개는 NASA의 탐사 파트너십을 위한 차세대 우주 기술을 통해 선정되었고, 3개는 유인 탐사 및 운영 임무국을 통해, 2개는 과학 임무국을 통해, 그리고 3개는 NASA의 국제 파트너들의 제출을 통해 선정되었다.[138] 이 큐브위성들은 다음과 같다.[137]

  • ArgoMoon: Argotec이 설계하고 이탈리아 우주국이 조정한 위성으로, 임시 극저온 추진 단계를 촬영하기 위해 설계되었다.
  • 바이오 센티넬(BioSentinel): 우주에서 재수화되는 효모 카드를 포함하며, 심우주 방사선의 영향을 감지, 측정 및 비교하기 위해 설계되었다. 2023년 8월, NASA는 바이오 센티넬의 임무를 2024년 11월까지 연장했다.[139]
  • CubeSat for Solar Particles: 사우스웨스트 연구소가 설계한 위성으로, 행성 간 공간에서 태양 주위를 돌며 태양의 입자 및 자기 활동을 연구할 예정이었다. 발사 직후 연락이 두절되어 복구되지 못했다.
  • EQUULEUS: 일본 JAXA와 도쿄 대학이 설계한 위성으로, 지구의 플라스마권, 달의 뒷면 충돌구 등을 촬영하고 달 근처에서 소규모 궤도 기동을 수행할 예정이었다. 2023년 2월에 녹색 혜성 C/2022 E3를 촬영했다.[140]
  • Lunar IceCube: 적외선 분광계를 사용해 달 표면과 외기권에서 물과 유기 화합물을 감지하도록 설계된 달 궤도선이다. 발사 직후 연락이 두절되었다.
  • Lunar Polar Hydrogen Mapper("LunaH-Map"): NASA의 SIMPLEx 프로그램을 통해 선정된 위성이다.[141] 애리조나 주립 대학교가 설계한 달 궤도선으로, 중성자 검출기를 사용하여 영구 음영 지역 내부의 달 얼음의 증거를 찾는 것이 목적이었다. 엔진 점화에 실패했고 몇 달간의 복구 시도 끝에 손실이 선언되었다.[142]
  • NEA 스카우트(Near-Earth Asteroid Scout): NASA 제트추진연구소가 설계한 태양광 돛단배로, 근지구 소행성을 플라이바이할 예정이었다. 통신에 실패하여 손실된 것으로 간주된다.
  • OMOTENASHI: JAXA가 설계한 달 탐사선으로, 고체 로켓 모터를 사용해 착륙을 시도할 예정이었으나 제대로 작동하지 않아 착륙 시퀀스가 시작되지 못했다.
  • LunIR: 록히드 마틴이 설계한 위성으로, 달 표면의 열 지형학 데이터를 수집하기 위해 달 플라이바이를 수행했다. 라디오 신호의 예기치 않은 문제로 인해 플라이바이 중 관측을 수행하지 못했다.
  • Team Miles: Fluid and Reason LLC가 설계한 위성으로, 심우주에서 저추력 플라스마 추진을 입증할 계획이었다. 사출되었으나 우주선과의 통신이 확립되지 않았다.[143]

원래 아르테미스 1호와 함께 발사될 예정이었던 다른 3개의 큐브위성들은 조립 기한을 맞추지 못해 달로 가는 대체 비행편을 찾아야 한다. 스테이지 어댑터에는 총 13개의 큐브위성 배포기가 포함되어 있었다.[144]

홍보 활동

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아르테미스 1호 임무에 이름을 실어 보내기 위해 등록한 사람들에게 발급된 기념 탑승권 샘플.

아르테미스 1호 임무 휘장은 SLS, 오리온 우주선, 그리고 탐사 지상 시스템 팀의 NASA 디자이너들이 제작했다. 은색 테두리는 오리온 우주선의 색상을 나타내며, 중앙에는 SLS와 오리온이 묘사되어 있다. 로켓을 둘러싼 세 개의 조명 탑은 아르테미스 1호가 발사된 39B 발사대를 상징한다. 하얀 보름달을 에워싸는 빨간색과 파란색의 임무 궤적은 아르테미스 1호에 종사하는 미국인들과 유럽 우주국 사람들을 나타낸다.[150]

아르테미스 1호 비행은 종종 아르테미스의 "달에서 화성으로(Moon to Mars)" 프로그램의 시작으로 홍보되지만,[151][152] 2022년 현재 NASA 내부에 구체적인 유인 화성 탐사 계획은 존재하지 않는다.[153] 대중의 관심을 높이기 위해 NASA는 일반인이 임무의 디지털 탑승권을 받을 수 있는 웹사이트를 개설했다. 제출된 이름들은 오리온 우주선 내부에 보관된 플래시 드라이브에 기록되었다.[154][155] 또한 캡슐에는 Future Engineers가 NASA를 위해 주최한 'Moon Pod' 에세이 대회의 14,000개 응모작 디지털 사본도 탑재되어 있다.[156]

같이 보기

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내용주

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  1. ↑ 2014년에 오리온 캡슐이 탐사 비행 시험-1에서 비행한 적이 있으나, 오리온 우주선 전체가 비행한 것은 아니었다.
  2. ↑ 우주 발사 시스템은 원래 2010년 NASA 권한 부여법에 따라 2016년 말 이전에 비행 준비가 완료되도록 의회에 의해 규정되었다.[28]

각주

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외부 링크

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