일본 무인우주선 코우노토리 7호기 탑재 H2B 로켓 발사

우주정거장에 물자를 보급하는 무인우주선 HTV7 발사 성공

일본 미쓰비시 중공업과 우주항공연구개발기구(JAXA)는 23일 오전 2시 52분 국제우주정거장 (ISS; International Space Station)에 물자를 수송하는 무인보급기 ‘코우노토리(HTV; H-II Transfer Vehicle)’ 7호기를 탑재한 H2B 로켓 7호기를 가고시마현 다네가시마(種子島) 우주센터에서 발사했다.

코우노토리(황새)는 약 15분 후 예정궤도에 투입되고 발사는 성공했다.

로켓은 발사 약 2분 후에 4개의 보조로켓을 분리하고 약 6분 후에는 1단을 분리하며 계속 상승, 약 15분 후에 예정 고도 287km 부근에서 코우노토리 7호기를 분리했다.

코우노토리는 지구 상공 400km 부근을 도는 ISS에 체류하는 우주비행사의 생활용품 및 실험장비 외에도 ISS의 주전원으로 사용되는 일제 리튬이온 배터리 등 지금까지 가장 무거운 약 6.2톤의 물량을 수송한다.

또한 처음으로 직경 80cm 남짓의 소형캡슐(HTV Small Re-entry Capsule：HSRC)을 탑재, ISS에 물자공급 후 과학실험에서 얻은 결과물을 캡슐에 넣어 지구에게 보내는 실험을 계획하고 있다.

당초 9월 11일 발사 예정이었지만 기상악화와 연료탱크의 압력을 조절하는 밸브 이상으로 역대 최다인 4번 연기되었다.

일본의 주력 로켓인 H2A와 H2B의 발사 성공률은 97.8% (46기 중 45기 성공)를 기록했다. 코우노토리 7호기는 9월 27일 밤 국제우주정거장에 도킹할 예정이다.

미국과 러시아 우주수송선의 2~3배 크기

우주정거장 보급기(H-II Transfer Vehicle: HTV) 코우노토리는 ISS에 물자를 운반하는 일본의 무인 우주수송선이다.

지름 4.4m, 길이 10m의 원통형으로 한번에 최대 6톤 정도의 물자를 운반할 수 있다.

현재 ISS에 식량과 물자를 운반하는 역할은 미국의 시그너스와 드래곤, 러시아의 프로그래스, 일본의 코우노토리 등 총 4종류의 우주수송선이 담당하고 있다.

코우노토리의 수송규모는 다른 수송선의 2~3로 세계 최대급이다.

코우노토리는 9년 전인 2009년 1호기를 시작으로 총 6번 발사했는데 모두 성공했다.

H2B 로켓 6회 모두 발사성공

H2B 로켓은 ISS에 물자를 운반하는 무인 우주수송선 코우노토리를 발사하기 위해 미쓰비시 중공업과 우주항공연구개발기구(JAXA)이 개발한 대형 로켓이다.

일본의 주력 로켓 H2A의 개량형으로, 메인 엔진을 2개로 늘려 추진력을 강화하고 로켓의 지름도 크게하여 연료주입량도 1.7배로 늘렸다.

이러한 개량으로 화물을 적재하면 최대중량 16톤 정도가 되는 코우노토리을 지상 400km 부근에 있는 ISS까지 쏘아올릴 수 있게 되었다.

코우노토리를 탑재하고 발사된 H2B 로켓은 지금까지 6회 모두 발사에 성공했다.

코우노토리가 운반하는 물자

우주정거장 보급기 코우노토리 7호기는 우주비행사의 생활용품 및 ISS에서 수행하는 실험시료 등 지금까지 최대중량인 6.2톤의 물자를 ISS로 수송한다.

신선식품, 의류 등 생활용품 외에 ISS에서 실시한 과학실험의 결과물을 지구로 가져오기 위해 JAXA가 개발한 회수용 소형캡슐과 일본의 우주실험동 키보(희망)가 위탁한 초소형 위성 3기가 실려 있다.

키보(Kibo,희망) 또는 일본실험모듈(Japanese Experiment Module; JEM)은 JAXA가 개발한 국제우주정거장을 이루는 일본의 과학실험실 모듈이다. 키보는 국제 우주정거장에서 최대규모의 실험동이다. 중량 50kg까지의 초소형 인공위성을 궤도에 투입할 수 있는 기능을 가지고 있어 다른 나라가 위성사출을 위탁하고 있다.

또한 6호기에 이어 ISS의 주전원이 되는 교토시의 전지회사가 개발한 리튬이온전지 배터리 6대가 실려있고 교환작업이 이루어진다.

이 배터리는 현재 사용하고 있는 미국제 배터리에 비해 축적 전기량이 3배로 늘어 10년간 사용할 수 있다.

이 밖에 유럽우주국(ESA; European Space Agency)이 개발한 생명유지 장치를 운반하여 실증 실험을 한다.

이 장치는 물을 전기분해하여 산소와 수소를 만들고, 발생한 수소와 선내에서 나온 이산화탄소를 반응시켜 다시 산소의 근원이 되는 물을 만들어 낸다.

회수캡슐은 유인우주선 개발로 이어지는 기술

코우노토리 7호기에는 ISS에서 실시한 과학실험의 결과물을 지구로 가지고 오는 소형캡슐이 탑재되어 있는데 이번에 처음 대기권 진입 실험이 이루어진다.

회수캡슐은 원뿔 형태의 바닥 지름 84cm, 높이 약 66cm로 JAXA가 개발했다.

캡슐의 측면에는 스러스터(thruster)로 불리는 가스분사장치가 8개 장착되어 가스를 다양한 방향으로 분사하여 캡슐의 자세를 제어한다.

세계 최초로 소행성에서 샘플 리턴에 성공한 소행성 탐사기 하야부사(매)의 캡슐에는 자세를 제어하는 ​​기능은 없다.

일본 우주항공연구개발기구 JAXA, 4년전 발사한 소행성 탐사선 #하야부사2 3억km떨어진 류구에 무사히 도착. 100점 만점으로 평가 #우주개발 #일본탐사선 https://t.co/keMNtsVbu8

— 김타쿠닷컴 일본뉴스 (@ilovenakama) June 27, 2018

JAXA는 자세를 제어하지 않고 대기권에 진입하면 캡슐의 표면온도는 약 3000도까지 오르면서 큰 충격이 가해지지만, 자세를 제어하면 표면온도를 약 2000도까지 줄여 충격도 완화할 수 있다고 한다.

또한 캡슐은 질병의 원인규명과 신약개발을 위해 무중력 상태에서 결정으로 만든 단백질을 수송하기 때문에 내부 온도를 낮게 유지해야 한다.

따라서 캡슐 내부는 물통에서 사용되는 보온병 기술이 사용되고 있다.

오사카의 보온병 제조사가 개발에 참여하여, 보냉제만으로 1주일 이상 4도를 유지할 수 있는 캡슐을 완성했다.

회수캡슐은 코우노토리의 앞 끝에 장착되어 있으며, ISS에서 이탈 후 고도 300km 부근에서 분리되어 대기권에 진입한다.

코우노토리 본체는 불타지만 캡슐은 로켓을 분사하면서 비행하여 오가사와라 제도의 미나미 토리섬 근해의 목표지점에 착수하면 회수할 예정이다.

회수캡슐의 대기권 진입은 11월 상순에 실시한다.

ISS에서 물자를 지구로 수송하는 기술을 보유한 나라는 미국과 러시아뿐으로, 회수캡슐이 무사히 귀환하면 일본이 독자적 기술을 보유하는 것이다.

과학실험의 효율성 제고 및 비용절감 외에도 앞으로 유인우주선 개발에도 도움이 되기 때문에 주목을 받고 있다.

JAXA 기술 영역 주간 “여기가 실전”

코우노토리 7호기 개발에 참여한 JAXA의 타나베 코타(田邊宏太) 플라이트 디렉터는 “발사가 성공해서 다행이다.

로켓에서 분리된 시점이 본격적인 임무의 시작이기 때문에 진짜 실전이라고 생각하고 최선을 다하겠다”고 했다.

지난 15일 최종 점검에서 로켓 밸브에 이상이 발견되어 발사가 연기되었다.

밸브 부품의 변형에 대해 미쓰비시 중공업의 니무라 코우키(二村幸基) 발사책임자는 현재 변형 원인을 파악중이며 규명이 되면 다음 달 발사 예정인 H2A 로켓의 부품을 교체할 가능성이 있다고 말했다.

JAXA제공 H2B로켓 발사 풀영상 2018.9.23