한국항공우주연구원

2007년에 오비탈사이언스사(OSC)는 새로운 중형급 발사체 개발에 대하여 심사숙고하였다. 2007년 10월 18일 3사분기 수입에 대한 보고서에서 회사는 잠정적으로 "Taurus II"로 명명된 중형 발사체 개발에 4천-4천5백만 달러의 비용이 들어가지만 동시에 회사의 수입을 2천5백만 달러까지는 증가시킬 수 있다고 발표하였다. 보고서는 2008년 초까지는 토러스 II의 개발을 진행할 것인지 아닌지 결정할 것이라고 하였다.

2007년 12월초에 오비탈사이언스사는 토러스 II 계획을 처음으로 검토했다. 만약 개발된다면, 오비탈사이언스사의 기존의 페가수스, 토러스 및 미노타 발사체의 부품들과 세계의 발사체 선도 기업으로부터의 하드웨어들을 통합하면 토러스 II는 델타 2 급 페이로드를 수송할 수 있을 것으로 고려했다.

새로운 발사체는 민수용, 상업용 및 군용 등 다양한 탑재체를 발사할 수 있지만, 첫 발사는 NASA가 오비탈사에 발주한 2008년 2월 19일 COTS(Commercial Orbital Transportation Services) 데모 미션이 될 것으로 예측되었다. NASA가 RocketPlane Kistler 의 원래 COTS 발주를 취소한 후 재경쟁하고 있는 1천7백만 달러 프로젝트는 오비탈사이언스사 자체의 돈 1천5백만 달러와 합하여 토러스 II와 “시그너스(Cygnus)"라고 불리는 새로운 ”기동우주선(maneuvering spacecraft)"를 개발하게 된다. 

토러스 II와 시그너스는 국제우주정거장으로 화물 수송을 시연하기 위해 개발되는 것이다. 시그너스는 전문적인 교환 가능한 모듈에 2.3톤의 가압 및 비가압 화물을 수송하도록 설계될 것이다. 재돌입(지구귀환) 버전은 국제우주정거장으로부터 지구로 최대로 1.2톤의 화물을 수송할 수 있을 것이다.

오비탈사의 COTS 시연 임무는 2010년 말 이전까지 수행할 예정이다. 오비탈사에서는 2012-13년까지는 매년 적어도 8번의 국제우주정거장으로 화물수송을 하는 시스템을 개발할 예정이다. 오비탈사의 위성설계기술을 한 단계 향상시킬 시그너스는 버지니아주 덜래스와 매릴랜드주 그린벨트에서 개발 및 제작될 예정이다. 토러스 II의 조립 및 시험은 우크라이나, 덜래스, 챈들러 및 아리조나 등에서 수행될 것이다. 원래 버지니아주 월로프 섬이나 플로리다주 케이프케너베럴에서 비행할 예정인 토러스 II는 궤도 고도와 경사각에 따라 지구저궤도까지 4-5.75톤의 탑재물을 발사할 수 있을 것이다. 

우크라이나의 Yuznoe/Yuzhmash 가 직경 3.9 m의 토러스 II 1단을 개발, 제작 및 시험할 것이고, 연료는 등유(Kerosene)을 사용하고, 추진제는 액체산소를 사용하게 된다. 연료와 추진제 탱크의 직경은 Yuznoe/Yuzhmash 가 제작한 제니트 2/3의 직경과 같다. Aerojet 이 변경하여 AJ26-62 로 명명된 엔진인 쌍둥이 Kuznetsov NK33 엔진이 토러스 II의 1단을 구동할 것이다.

1990년대 동안에 Aerojet은 ND Kuznetsov 합작 회사로부터 46개의 엔진을 수입하는 권리를 획득하였다. 이 엔진은 원래 소련연방의 N1 로켓을 위해 개발된 것이다. 59개 이상의 NK33 엔진이 Samara(러) 창고에 남아 있는 것으로 알려지고 있다. Aerojet 은 미국에서 라이선스 생산을 할 수 있는 협상을 했지만 그런 생산이 시작되기 위해서는 몇 년이 걸린다. 각 단의 케로신/액체산소 연소사이클의 NK33은 해상레벨로 153톤의 추력과 진공레벨 167톤의 추력을 나타낸다. 엔진은 효율이 매우 좋고, 비추력이 해상레벨로 297초이며, 진공레벨로는 331초이다.

1단은 200톤 이상의 추진제를 싣고, 건조중량은 16-17톤이며, 길이는 26-27 미터에 이른다. 두 개의 NK33 엔진에 의한 고추력은 토러스 II가 델타 2와 같은 성능을 내기 위해서 스트랩온 부스터가 필요하지 않다는 것을 의미한다. 단, 미래에 성능 개선을 위해서 추가될 수는 있을 것이다.

토러스 II는 ATK 가 제작한 새로운 "Castor 30" 고체 연료 2단 모터를 사용할 것이다. 과거에는 Castor 모터 식별 시스템으로 추진제 무게를 나타내기 위하여 숫자를 사용했다. 예를 들면, Castor 120 은 120,000 lbs(54.4 톤) 무게 범위의 추진제를 사용하는 모터를 나타낸 것이다. “Castor 30” 은 이렇게 이름을 붙이는 시스템에서 30,000 lbs (13.61톤) 의 추진제를 탑재하는 모터이다.

기동 2중 추진 자동 점화성 3단은 COTS 데모 임무에 사용되지 않더라도, 궁극적으로 토러스 II에 사용될 것이다. 오비탈사의 Star2bus 위성에 사용된 장비와 유사한 이중 추진 자동 점화성 가압 추진시스템을 장착한 단(stage)은 궤도 상승 키트(ORK, Orbit Raising Kit) 라고 불리운다. ORK의 설계는 오비탈사의 미노토 4 발사체에서 사용한 유도 조종 부분의 구성에 의해 영향을 받았을 것이다. 미노토 4는 오리온 38의 4단이 탑재된 퇴역한 3단 피스키퍼(Peacekeeper) 미사일이다. 오리온 38 고체 모터는 4단 모터 연소 전, 동안 및 후에 자세제어 정보를 제공하는 “항공전자 조립”부분에 탑재되었다. 토러스 II에서는 Castor 30의 2단 모터는 유사한 방법으로 ORK 3단에 탑재될 수 있다. 연소 후에는 Castor 30 모터는 ORK 로부터 분리되어, 3단으로 하여금 최종 궤도 투입 연소 또는 궤도 상승 기동 등을 수행하도록 한다. 

토러스 II는 높이가 대략 40m 가 될 것이며 이중 페이로드 페어링이 9-10미터에 이를 것이다. 직경 2.36 미터의 "Castor 120" 2단은 3.9 미터의 직경에 길이가 4-5미터인 인터스테이지(중간 단)에 위치하게 된다.

고에너지 방출을 위해 토러스 II는 Star 48V 고체 추진 킥모터를 사용하게 된다. 토러스 II의 상단의 Star 48V 는 지구탈출속도에 맞추기 위해 1.1톤 이상으로 부스트하게 된다.

오비탈사는 토러스 II 설계를 전에 검토한 적이 있다. 1990년대 초에 검토한 토러스 II의 설계는 새로운 이중 추진 액체 단이 위에 놓여진 두 개의 Castor 120 모터를 사용한다. 여덟 개나 되는 Castor IVA 스트랩온 부스터가 핵심단(core stage)을 증강하였다. 가장 강력한 버전은 델타 2의 성능과 맞먹는다.