국제 우주 정거장(ISS)의 소개와 기능

인류 우주 개발의 역사에서 가장 위대한 업적 중의 하나로 손꼽히는 국제 우주 정거장(ISS, International Space Staion)의 시작과 그 역사에 대해서 알아보겠습니다.

 

국제-우주-정거장-모습

국제 우주 정거장

국제 우주 정거장은 우주 환경을 이용하여 연구 및 실험을 수행하는 유인 우주 시설로써 ISS로도 불립니다. 미국, 러시아, 일본, 캐나다 및 ESA(유럽 우주 기관) 회원국의 11개국이 협력하여 개발·운용을 하고 있습니다. 

ISS는 약 400킬로미터의 지구 주회 궤도를 초속 약 7.7킬로미터(시속 약 2만 7700킬로미터), 궤도 경사각 약 51.6도로 지구를 약 90분에 1바퀴 돌고, 하루에 16바퀴를 돌고 있습니다. ISS 내부는 지상과 같은 1기압으로 유지되고 있지만, 중력은 지상의 100만분의 1 정도입니다.

 

프리덤 계획

1984년 당시 미국 대통령 레이건은 일명 '프리덤 계획'이라 불리는, 국제 협력에 의해 ISS를 건설하는 것을 발표했습니다. 그 후, 1988년에 체결된 미국·유럽·일본·캐나다의 정부간 협정을 축으로, 1998년에 러시아, 스웨덴, 스위스 등을 더한 15개국에 의한 ISS 협정이 서명되어 개발에 착수하는 것이 결정되었습니다. 

1995년부터는 우주 왕복선에 의한 건설 준비가 시작되어, 1986년에 발사된 러시아의 궤도 과학 우주 스테이션 「미르」와의 도킹을 1998년까지 총 9회 실시해, ISS 건설의 사전 확인을 실시했습니다. 건설 자재의 운송은 미국의 우주 왕복선과 러시아의 진행 보급선 에 의해 이루어졌다고 합니다. 

 

오늘날의 ISS

현재 ISS의 형태를 갖춘 것은 2011년으로, 같은 해 11월부터 우주 비행사가 체재하며 정거장을 관리 중입니다. 조립이 완료된 시점의 ISS는 체적 1200입방미터, 중량 419톤, 최대 발생전력 110킬로와트, 횡방향 길이 108.4미터, 진행방향 길이 74미터, 최대 체류 인원수는 6명입니다. 

ISS 선내는 체류하는 우주 비행사의 거주와 작업 공간에서 온도와 습도가 조절되어 탑승자는 지상과 다르지 않은 조건에서 활동할 수 있습니다. 선내에는 승무원의 생명 유지 시스템이나 거주를 위한 장치(화장실, 취침 공간, 운동 설비 등) 외에 각종 실험 장치가 탑재되어 있다.

 

전력 시스템

ISS는 통상의 인공 위성과 마찬가지로 태양광을 전기로 변환하는 태양전지에 의해 필요한 전력을 얻고 있습니다. ISS에서는 총 3만2800장의 태양전지 셀이 사용되고 있습니다. 궤도상에서의 태양전지 패들은 길이가 35.5미터, 폭이 11.6미터이며, 직류로 약 33킬로와트의 발전 능력이 있습니다. ISS는 이것을 8장 설치하였습니다. 

 

생명 유지 시스템

생명 유지 시스템은 ISS에서 가장 중요한 시스템으로, 선내의 기압, 산소와 이산화탄소의 농도, 물 등을 제어합니다. 그 중에서도 산소의 공급은 중요하며, 러시아의 일렉트론(물을 전기분해하여 산소를 만드는 장치)과 미국의 OGS(Oxygen Generation System)에 의해 산소의 생성이 이루어집니다.

만일 시스템이 고장난 경우에는, 원통형의 SFOG(Solid Fuel Oxygen Generator, 고체 연료 산소 발생 장치)가 사용됩니다. 이산화탄소의 제거는 한번 제올라이트에 흡착시킨 후 선외로 방출함으로써 재생을 반복하는 러시아의 '보즈도크'(Vozdoch)라고 불리는 장치와 미국의 '시드라'(CDRA)에 의해 이루어 집니다. 

다음으로 중요한 것은 승무원이 체내에서 배출한 수분이나 세정수 등의 처리이다. 지금까지는 응결시켜 회수·재생이 행해지고 있었지만, 그것만으로는 불충분하기 때문에 수송기에 의한 지상으로부터의 물의 보급이 필수적이었습니다. 

이를 개선하기 위해 개발된 미국의 물 재생 시스템(Water Recovery System: WRS)은 공기 중의 응결수뿐만 아니라 소변에서도 물을 재생함으로써 지상으로부터의 물의 보급을 거의 필요하지 않도록 도왔습니다. 유해 물질이나 냄새의 제거에는 활성탄 필터를 사용하고 있다고 합니다.

 

자세·궤도 제어

ISS의 자세는 4대의 모멘텀 자이로(CMG)에 의해 제어되고 있습니다. 또한 궤도 고도는 특정 한계 값의 범위에서 제어되며 인공 위성과 같이 항상 정밀한 궤도 제어가 수행되지 않습니다. 다만, 충돌의 가능성이 있는 우주 파편(우주 쓰레기)이 접근할 것으로 예측된 ​​경우에는 회피를 위한 궤도 변경을 행할 수 있습니다. 

ISS의 궤도는 최저고도 278킬로미터, 최고고도 460킬로미터의 범위로 유지됩니다. 고도는 지구 대기의 저항에 의해 서서히 저하(매월 약 2.5킬로미터)하고 있기 때문에, 매년 수 차례 고도를 상승시키는 제어를 실시하 있습니다.