로보트 우주선은 무인 우주선으로, 보통 감속기 제어하에 있습니다. 과학적 연구 측정을 수행하도록 설계된 로봇 우주선은 흔히 우주 탐사선이라고합니다. 많은 우주 임무는 비용이 적게 들고 위험 요인이 적기 때문에 사람이 운행하는 것보다 전조등에 더 적합합니다. 또한, 금성이나 목성 근처와 같은 일부 행성 목적지는 현재의 기술을 고려할 때 인간의 생존을 위해 너무 적대적입니다. 토성, 천왕성, 해왕성과 같은 외계 행성은 현재 유인 우주 비행 기술을 사용하기에는 너무 멀기 때문에 우주선 탐침 만이 탐사 할 수있는 유일한 방법입니다.
많은 인공위성은 로봇 탑재 우주선이며 많은 착륙선과 탐사선입니다.
역사
최초의 로봇 우주선은 1951 년 7 월 22 일 소비에트 연방 (USSR)이 발사 한 것으로, 두 개의 개가있는 Dezik과 Tsygan을 들고있는 하위 비행기입니다. 다른 4 편의 비행은 1951 년 가을에 제작되었습니다.
첫 인공 위성 인 스푸트니크 1 (Sputnik 1)은 1957 년 10 월 4 일에 215 x 939 킬로미터 (116 x 507 nmi)의 지구 궤도에 투입되었다. 1957 년 11 월 3 일, 소련은 스푸트니크 2를 선회했다. 무게 113 킬로그램 (249lb), 스푸트니크 2는 최초의 살아있는 동물을 궤도 (개 Laika)에 실었다. 인공위성은 발사체의 상단에서 분리되지 않았기 때문에 궤도의 총 질량은 508.3kg (1,121lb)이었다.
소련과 가까운 경주에서 미국은 1958 년 1 월 31 일 193 x 1,373 해상 마일 (357 x 2,543 km)의 궤도에 최초의 인공 위성 인 Explorer 1을 착수했다. Explorer I은 80.75 인치 (205.1cm) 길이로 6.00 인치 (15.2cm) 직경의 실린더가 30.8 파운드 (14.0kg)인데 반해 무게는 83cm (184lb) 인 58cm (23 인치)의 스푸트니크 1과 비교할 수 있습니다. 탐색기 1에는 Van Allen 벨트의 존재를 확인하는 센서가 장착되어 있었고, 스푸트니크 1에는 과학 센서가 없었습니다. 1958 년 3 월 17 일에 미국은 두 번째 인공위성 인 Vanguard 1을 자선 크기만큼 돌았으며 2016 년까지 360 ~ 2,080 해리 궤도 (670 x 3,850 km) 궤도에 남아 있습니다.
프랑스 (1965), 일본과 중국 (1970), 영국 (1971), 인도 (1980), 이스라엘 (1988),이란 (2009), 북한 2012), 뉴질랜드 (2018).
디자인
우주선 설계에서 미국 공군은 차량이 임무 탑재량과 버스 (또는 플랫폼)로 구성되는 것으로 간주합니다. 버스는 물리적 구조, 열 제어, 전력, 자세 제어 및 원격 측정, 추적 및 지휘를 제공합니다.
JPL은 우주선의 “비행 시스템”을 하위 시스템으로 나눕니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
구조
이것은 물리적 백본 구조입니다. 그것:
우주선의 전반적인 기계적 무결성을 제공합니다.
우주선 구성 요소가 지원되고 발사 하중을 견딜 수있게합니다.
데이터 처리
이를 종종 명령 및 데이터 하위 시스템이라고합니다. 종종 다음과 같은 책임이 있습니다.
명령 시퀀스 저장
우주선 시계 유지
우주선 원격 측정 데이터 수집 및보고 (예 : 우주선 건강)
임무 데이터 (예 : 사진 이미지) 수집 및보고
자세 결정 및 제어
이 시스템은 주로 외란 – 중력 구배 효과, 자기장 토크, 태양 복사 및 공기 역학 항력에도 불구하고 공간 (태도)에서 올바른 우주선의 방향을 담당합니다. 또한 안테나 및 태양열 집열기와 같은 가동식 부품의 위치를 변경해야 할 수도 있습니다.
위험한 지형에 착륙
로봇 우주선과 관련된 행성 탐사 임무에서 안전하고 성공적인 착륙을 보장하기 위해 행성 표면에 착륙하는 과정에 3 가지 주요 부분이 있습니다. 이 과정은 행성의 중력장과 대기로의 진입, 과학적 가치의 의도 된 / 표적화 된 지역으로의 대기를 통한 강하 및 우주선의 계기의 무결성을 보장하는 안전한 착륙을 보존합니다. 로봇 우주선이 이러한 부품을 통과하는 동안 자체의 신뢰성있는 제어와 잘 조종하는 능력을 보장하기 위해 표면에 비해 위치를 추정 할 수 있어야합니다. 로봇 우주선은 위험을 피하기 위해 실시간으로 위험 평가 및 궤적 조정을 효율적으로 수행해야합니다. 이것을 달성하기 위해 로봇 우주선은 우주선이 표면 (국지화)과 관련된 위치, 지형에서 위험 요소로 나타날 수있는 요소 (위험 평가) 및 우주선이 현재 향하는 곳 (위험 회피)에 대한 정확한 지식이 필요합니다. 현지화, 위험 평가 및 회피를위한 작업 기능이 없으면 로봇 우주선이 안전하지 않게되고 표면 충돌, 바람직하지 않은 연료 소비 수준 및 / 또는 안전하지 않은 기동과 같은 위험한 상황에 쉽게 진입 할 수 있습니다.
출입, 하강 및 착륙
통합 감지 기능은 이미지 변환 알고리즘을 통합하여 즉각적인 이미지 토지 데이터를 해석하고, 안전한 착륙을 방해 할 수있는 지형 위험을 실시간으로 감지하고 회피하며, 랜드 마크 현지화 기술을 사용하여 원하는 착륙 지점에서 착륙 정확도를 높입니다. 통합 감지는 사전 기록 된 정보와 카메라를 사용하여 위치를 파악하고 위치를 결정하고 정확한지 또는 수정해야하는지 (현지화)에 따라 이러한 작업을 완료합니다. 카메라는 연료 소비가 증가했는지 또는 착륙이 매우 이상적이지 않은 (분진 평가) 분화구 또는 절벽쪽에있는 가난한 착륙 지점과 같은 물리적 위험 요소 일지라도 가능한 모든 위험 요소를 탐지하는 데에도 사용됩니다.
통신
통신 서브 시스템의 구성 요소에는 무선 안테나, 송신기 및 수신기가 포함됩니다. 이들은 지구상의 지상국 또는 다른 우주선과 통신하는 데 사용될 수 있습니다.
전력
우주선에 전력을 공급하는 것은 일반적으로 광전지 (태양 전지) 또는 방사성 동위 원소 열전 발전기에서 발생합니다. 서브 시스템의 다른 구성 요소에는 전원을 저장하는 배터리와 구성 요소를 전원에 연결하는 분배 회로가 포함됩니다.
온도 제어 및 환경 보호
우주선은 종종 단열재로 인한 온도 변동으로부터 보호됩니다. 일부 우주선은 태양열을 추가로 차단하기 위해 거울과 차양을 사용합니다. 그들은 또한 종종 마이크로 유 체 및 궤도 파편으로부터 보호해야합니다.
추진
우주선 추진은 우주선이 추진력을 발생시켜 우주를 전진시키는 방법입니다. 그러나 보편적으로 사용되는 propulsion system은 하나도 없다 : monopropellant, bipropellant, ion propulsion 등. 각 추진 시스템은 각기 다른 장점과 단점을 가지고 약간 다른 방식으로 추진력을 생성한다. 그러나 오늘날 대부분의 우주선 추진은 로켓 엔진을 기반으로합니다. 로켓 엔진의 일반적인 개념은 산화제가 연료 원을 만났을 때 고속으로 에너지와 열을 폭발적으로 방출하여 우주선을 앞으로 추진한다는 것입니다. 이것은 뉴턴의 제 3 법칙으로 알려진 하나의 기본 원리로 인해 발생합니다. Newton에 따르면, “모든 행동에는 동등하고 반대되는 반응이있다.”에너지와 열이 우주선의 뒷면에서 방출됨에 따라 우주선이 앞으로 나아갈 수 있도록 가스 입자가 밀려 나고있다. 오늘날 로켓 엔진 사용의 주된 이유는 로켓이 가장 강력한 추진 방식이기 때문입니다.
단일 추진체
추진 시스템이 작동하려면 일반적으로 항상 산화제 라인과 연료 라인이 있어야합니다. 이 방법은 우주선 추진력을 제어합니다. 그러나 단일 추진체 추진에서는 산화제 라인이 필요없고 연료 라인 만 필요합니다. 이는 산화제가 연료 분자 자체에 화학적으로 결합되어 있기 때문에 효과적입니다. 그러나 추진 시스템이 제어되기 위해서는 연료의 연소가 촉매의 존재로 인해서 만 발생할 수 있습니다. 이것은 로켓 엔진을 더 가볍고 저렴하고, 제어하기 쉽고, 신뢰성이 높기 때문에 상당히 유리합니다. 그러나, 화학 물질이 제조, 저장 및 운송하는 것은 매우 위험하다는 것이 결핍되었습니다.
Bipropellant
쌍 추진제 추진 시스템은 액체 추진제를 사용하는 로켓 엔진입니다. 이것은 산화제와 연료 라인이 모두 액체 상태에 있음을 의미합니다. 이 시스템은 점화 시스템이 필요 없기 때문에 독특합니다. 두 액체가 서로 접촉하자마자 자발적으로 연소하여 선박을 앞으로 밀어내는 추진력을냅니다. 이 기술을 사용하는 주된 이점은 이러한 종류의 액체가 비교적 높은 밀도를 가지므로 추진 탱크의 부피가 작아 공간 효용이 증가하기 때문입니다. 단점은 단일 추진체 추진 시스템의 단점과 동일합니다 : 제조, 저장 및 운송에 매우 위험합니다.
이온
이온 추진 시스템 (ion propulsion system)은 전자 폭격 또는 이온 가속에 의한 추력을 발생시키는 엔진의 일종입니다. 고 에너지 전자를 추진체 원자 (중성 전하)에 분사함으로써 추진체 원자에서 전자를 제거하고 이로 인해 추진체 원자가 양전하를 띤 원자가됩니다. 양으로 대전 된 이온은 높은 전압에서 작동하는 수천 개의 정확한 정렬 된 구멍을 포함하는 양극으로 충전 된 그리드를 통과하도록 안내됩니다. 그런 다음, 정렬 된 양으로 대전 된 이온은 음으로 대전 된 가속기 격자를 통해 가속화되어 이온의 속도를 최대 90,000 mph까지 증가시킵니다. 이 양전하를 띤 이온의 운동량은 우주선을 앞으로 추진시키는 추진력을 제공합니다. 이런 종류의 추진력을 갖는 장점은 심 우주 여행에 필요한 일정한 속도를 유지하는 데 매우 효율적이라는 것입니다. 그러나, 생성 된 추력의 양은 극히 낮고 작동하는데 많은 전력이 필요합니다.
기계 장치
발사 후 또는 착륙하기 전에 기계 구성 요소를 전개해야하는 경우가 종종 있습니다. 모터의 사용 외에도 많은 일회성 움직임은 불꽃 장치로 제어됩니다.
로봇 대 무인 우주선
로봇 우주선은 특정 적대적인 환경을 위해 특별히 설계된 시스템입니다. 특정 환경에 대한 사양으로 인해 복잡성과 기능이 크게 다릅니다. 무인 우주선은 인원이나 승무원이없는 우주선이며 자동 (인간의 개입없이 행동) 또는 원격 제어 (사람의 개입)로 운영됩니다. ‘무인 우주선’이라는 용어는 우주선이 로봇이라는 것을 의미하지는 않습니다.
제어
로봇 우주선은 원격 측정법을 사용하여 지구로 데이터를 수집하고 차량 상태 정보를 다시 얻습니다. 일반적으로 “원격 제어”또는 “전동 장치”라고 불리지 만 스푸트니크 1과 탐색기 1과 같은 가장 초기의 궤도 우주선은 지구에서 제어 신호를받지 못했습니다. 이 첫 번째 우주선이 나온 직후 지휘 시스템은 지상에서 원격 제어가 가능하도록 개발되었습니다. 빛의 이동 시간이 지구에서 신속한 결정과 통제를 방해하는 먼 탐사선의 경우 자율성이 중요합니다. 카시니 – 호이겐스 (Cassini-Huygens)와 화성 탐사 로버스 (Mars Exploration Rovers)와 같은 최신 프로브는 자율적이며 온보드 컴퓨터를 사용하여 장시간 독립적으로 작동합니다.
우주 탐사선
우주 탐사선은 지구를 궤도에 진입시키지 않고 우주 공간을 탐사하는 로봇 우주선입니다. 우주 탐사선이 달에 접근 할 수 있습니다. 행성 간 공간을 여행하다. flyby, 궤도, 또는 다른 행성 기관에 착륙; 또는 성간 공간을 입력하십시오.
SpaceX의 용
현대 우주에서 완전히 로봇 식 우주선의 예가 SpaceX ‘s Dragon입니다. SpaceX Dragon은 지구의 궤도뿐만 아니라 인간도화물을 보낼 수 있도록 설계된 로봇 우주선입니다. SpaceX Dragon의 총 높이는 7.2m (23.6ft)이며 지름은 3.7m (12ft)입니다. 총 발사 탑재량은 6,000 kg (13,228 lbs)이며 총 발사 탑재량은 25m ^ 3 (883 ft ^ 3)이고 총 반환 탑재량은 11m입니다. 총 반환 질량은 3,000 kg입니다. ^ 3 (388 피트 ^ 3). 지구 궤도에있는 용의 총 소요 시간은 2 년입니다.
2012 년에 SpaceX Dragon은 국제 우주 정거장에화물을 배달하고화물을 지구로 안전하게 되돌려주는 최초의 상업용 로봇 우주선이 됨으로써 역사를 만들었습니다. 드래곤이 만든 위업은 정부에 의해서만 이전에 달성되었습니다. 현재 드래곤은 원래 사람을 태우도록 설계되었지만 상당한 양의화물을 지구로 반환 할 수 있기 때문에화물을 옮길 예정입니다.
우주 탐사선은 우주 탐사선이 지구를 떠나 우주 탐사를하는 과학 탐사 임무입니다. 그것은 달에 접근하거나, 행성 간, 비행 또는 다른 기관의 궤도에 진입하거나, 성간 공간에 접근 할 수 있습니다.
로봇 우주선 서비스 차량
MDA 우주 기반 서비스 차량 – 정지 궤도에서 통신 위성을위한 우주선 재 장전 및 서비스 우주선. 2015 년에 출시 될 예정입니다. [업데이트 필요]
미션 확장 차량은 우주에서의 RCS 연료 이동을 활용하지 않는 대체 접근법입니다. 오히려 MDA SIS와 같은 방식으로 목표 위성에 연결 한 다음 “자체 추진기를 사용하여 목표물에 대한 자세 제어 기능을 제공합니다.”