전문가 통찰: 우주선 열 차폐막 설계의 과학

SPE의 자동차 복합재 컨퍼런스 및 전시회(ACCE) 참석차 미시간주 노비로 운전하던 중, 오하이오주 와파코네타의 암스트롱 항공우주 박물관에 들렀다. 운전 중에 지난주 록히드 마틴(Lockheed Martin, 미국 콜로라도주 덴버)이 NASA의 오리온(Orion) 탐사 임무-2(EM-2) 우주선 캡슐 구조체 제작을 완료하고 플로리다 케네디 우주센터로 최종 조립을 위해 출하했다는 소식을 떠올리며 다양한 승무원 모듈의 열 차폐막 구성에 대해 생각했다.

아폴로 캡슐에 사용된 일부 기술이 오리온에 재검토되었는데, 특히 '아브코트(Avcot)'라는 에폭시 노볼락 수지에 실리카 섬유가 유리섬유-페놀 허니컴 매트릭스에 든 소재가 그렇다. 캡슐 전시물을 기대했으나 모형만 볼 수 있었다. 제미니(Gemini) 승무원 모듈은 있었다. 제미니의 열 차폐막도 페이스트 같은 실리콘 엘라스토머 소재를 유리섬유 허니컴 폼에 부어 만든 것이었다.

오리온에 적용되는 아브코트가 아폴로 때와 거의 같은 소재임에도, 이번 임무에서는 소재를 기체에 부착하는 방식이 다소 변경되었다. 전통적으로 유리섬유 허니컴을 주 구조체에 본딩하고 페이스트 소재를 각 셀에 개별적으로 주입했다. 최신 오리온 캡슐에서는 아브코트 블록을 별도 제작해 열 차폐막 베이스에 본딩하는데, 베이스는 티타늄 트러스에 탄소섬유 복합재 기판을 덮은 구조다.

오리온이 아폴로와 외형만 닮은 게 아니라 소재도 공유하고 있으며, 수십 년 전 개발된 소재가 오늘날에도 여전히 쓰인다는 사실이 놀랍다.