탐사선 로버 전개 장치 및 탑재 구조 하중 — 논문 목록
정리일: 2026-07-03
검색 주제:
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탐사선에 실리는 로버의 전개 장치(deployment mechanism)
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로버가 발사체/탐사선에 실려 받는 구조적 하중(launch & stowed loads)
Part 1. 로버 전개 장치 (Rover Deployment Mechanism)
1.1 램프/이그레스 전개 시스템
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Rover Ramp Deployment System for Chandrayaan-3: Concept, design, development and operations
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Rover Deployment System for Lunar Landing Mission
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저자: Masataku Sutoh, Takeshi Hoshino, Sachiko Wakabayashi (JAXA)
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게재: Acta Astronautica, Vol. 138 (2017), 454–461
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내용: 300 kg급 달 로버용 두 가지 후퇴형 램프 — 망원경형(telescopic)과 접이형(fold). 접이형이 신뢰성/이중화에 유리, 망원경형이 경량·장착 용이. 경량 램프로 지상 50 kg(월면 환산 ~300 kg) 주행 시험.
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링크: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.06.019
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Mars Pathfinder Rover Egress Deployable Ramp Assembly
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Revision of the ExoMars – Rosalind Franklin Mission from the perspective of a space mechanism (Egress Ramp Sub-System, EGRSS)
1.2 리프트/서스펜션 전개 메커니즘 (Lift & Suspension Deployment)
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Deployment Process, Mechanization, and Testing for the Mars Exploration Rvers (MER)
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The Challenges of Designing the Rocker-Bogie Suspension for the Mars Exploration Rover
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Lifting Mechanism for the Mars Exploration Rover (Tech Brief)
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Caging Mechanisms for the MER Instrument Deployment Device (IDD)
1.3 소천체/드롭/특수 전개
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Deployment Mechanism of Small Body Exploration Rvers (Hayabusa2/MINERVA-II)
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Stowage and Deployment — MoonRanger (CMU)
1.4 중국 창어 계열 (Chang'e / Yutu)
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Rover release and transfer techniques of Chang'E-3 probe's lander
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저자: Shengyuan Jiang, Yunlei Jiao, Bin Liu et al. (CAST/HIT), 2014
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게재: Scientia Sinica Technologica
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내용: 창어-3 착륙선의 Yutu 로버 방출·이송 메커니즘(transfer mechanism) 구조·설계·시험 검증.
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링크: https://doi.org/10.1360/092014-53
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Design of rover transfer mechanism for Chang'e probe (분단 점진 경사 이송 기구)
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저자: MA Chao, SUN Jing, LIU Bin et al., 2019
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게재: Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 40(10): 223014
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내용: 창어-3/4의 segmented gradual-tilt transfer mechanism — 다리식 버퍼 착륙선 + 로버 상면 탑재로 주변 방향 이송거리가 길고 방출 높이가 큼. 미·소 방식과 차이.
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링크: https://hkxb.buaa.edu.cn/EN/Y2019/V40/I10/223014
1.5 샘플 회수 로버 / 스카이크레인 (SFR / Sky Crane)
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Mars Delivery Service: Development of the Electro-Mechanical Systems of the Sample Fetch Rover (SFR)
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Refinements to the MSC/Adams Model of the Skycrane Event for the Mars 2020 Rover
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저자: George Antoun et al. (ATA/JPL), 2020
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게재: AIAA SciTech 2020, AIAA 2020-1679
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내용: Perseverance 스카이크레인 — 3개 브래들로 하강 중 로커-보기 서스펜션이 동적 전개. 휠 모델 고도화(FLEX_BODY), Bridle Umbilical Device(BUD) 스풀 비대칭 발견.
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링크: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2020-1679
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System Verification of MSL Skycrane Using an Integrated ADAMS Simulation
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Development of the Descent Brake Mechanism for the Mars Science Laboratory (BUD descent brake)
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Mars 2020 Entry, Descent, and Landing System Overview
Part 2. 발사체/탐사선 탑재 구조 하중 (Launch & Stowed Structural Loads)
2.1 진동·음향·충격 환경 시험 (실제 로버 사례)
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MER Environmental Test Program
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Vibroacoustic Analysis and Experimental Validation of the Structural Responses of NASA MER Spacecraft Due to Acoustic Launch Load
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Dynamic Testing Techniques for Qualifying MER Equipment to Quasi-static Landing Loads
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Stowable Energy-Absorbing Rocker-Bogie Suspensions
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저자: Brian Harrington, Christopher Voorhees (JPL), 2007
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게재: NASA Tech Briefs
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내용: MER rocker-bogie — (1) 사면체 착륙선 내 적재성, (2) 이그레스/주행 충격하중 흡수. 6개 관절 추가, 전자빙 용접 티타늄 박육 C-채널 박스빔(경량·고강도).
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링크: http://hdl.handle.net/2060/20100011192
2.2 로버-착륙선 인터페이스 결속/구속 메커니즘 (발사~EDL 하중)
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Mars Science Laboratory Differential Restraint: The Devil is in the Details
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저자: Jordan (JPL), 2012
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게재: ESMATS 2012
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내용: MSL 발사·순항·EDL 중 모빌리티 대칭 유지 구속(착륙 ~2초 전 폭약 해제). 스카이크레인 시 rocker 동시 전개로 Center Differential Pivot(로버-섀시 인터페이스)에 큰 전단/모멘트. 2000회 Monte Carlo ADAMS, 벨빌 스프링(200,000 N·m/rad)으로 충격흡수 재설계. 공차 누적이 4× 악화(2.2° vs 0.5°) → 티타늄 플런저 파단 사례.
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링크: https://esmats.eu/amspapers/pastpapers/pdfs/2012/jordan.pdf
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Mars 2020 Center Differential Pivot Restraint (CDPR): Flexurized Spring System
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Umbilical Release Mechanisms (URM) for ExoMars2020 Mission
2.3 하중 해석 표준·방법론 (CLA / 준정적 / MAC)
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NASA-STD-5002B — Load Analyses of Spacecraft and Payloads (Rev B, 2026)
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ESA – Launcher-Spacecraft Coupled Loads Analysis (VEGA CLA Tool)
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ECSS E-HB-32-26 — Guidelines for Loads Analysis of Spacecraft and Payloads (Overview)
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A simplified method for launch vehicle coupled loads analysis with spacecraft by combined apparent mass matrices and inertia relief technique
주요 설계 주제 요약
| 미션 | 적재/탑재 방식 | 전개 메커니즘 | 핵심 혁신 |
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| MER (NASA) | 사면체 착륙선 밀집 적재 | Rover Lift Mechanism(리드스크류+4절링크) | 그리스+브러시 와이퍼 먼지 대응 |
| Pathfinder (NASA) | 착륙선 | 전개 램프 쌍 | Sojourner 경량 이그레스 |
| MSL/Mars2020 (NASA) | 상면 탑재 → 스카이크레인 | Differential Restraint/CDPR 플렉셔 | 벨빌→단일 플렉셔, BUD 댐퍼 |
| Chandrayaan-3 (ISRO) | 착륙선 | 램프 전개 시스템 | Pragyan 하차 운용 검증 |
| Chang'e-3/4 (CNSA) | 다리식 착륙선 상면 | 분단 점진 경사 이송기구 | 주변방향 장거리 이송 |
| JAXA Lunar | — | 망원경형/접이형 램프 | 300 kg급 경량 램프 |
| ExoMars (ESA) | 착륙선 | EGRSS 바이폴드 램프+스프링+댐퍼 | 고정 로버에 맞춘 신규 램프/먼지보호 |
| SFR (ESA) | 착륙선 상면 거꾸로 | 2~3-DOF 이그레스 암 | 램프 없이 암 인도 |
| Hayabusa2 (JAXA) | 컨테이너 | 1동작 로버+커버 분리 | 미소중력 낙하탑 검증 |
| MoonRanger (CMU) | 착륙선 belly 볼트 | HDRM 퓨즈와이어 자유낙하 | 램프 없는 드롭 전개 |
| 하중 유형 | 대표 수치/사례 | 관련 문헌 |
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| 발사 랜덤 진동 | 5.5–8.0 Grms (MER 부품/서브시스템, 3축) | #18 |
| 발사 음향 | 145 dB (MER 비행계) | #18, #19 |
| 착륙 충격(에어백) | ~49g impact, ~30g 준정 | #5, #18, #20 |
| 인터페이스 전개하중 | CDP 6.2 kN (Mars2020 1.2×한계) | #22, #23 |
| 하중 해석 방법 | CLA(RSS 결합), 99.87/50, PDLC/FDLC/VLC | #25–28 |
Part 3. 로버 탑재 공간 설계 (Rover Stowage / Payload Accommodation Volume)
3.1 적재 엔벌로프·패키징 (기초/설계 연구)
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A Conceptual Design and Operational Characteristics for a Mars Rover for a 1979/1981 Viking Science Mission (NASA TN D-7462)
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Viking '79 Rover Study, Volume 1: Summary Report
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기관: Martin Marietta Aerospace / NASA
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내용: Viking Lander Capsule(VLC) 내 로버 적재 — 무게중심 제약, 진입 캡슐 수정, 동적 여유(aeroshell 3.8 cm, base cover 2.5 cm)와 체적 엔벌로프. 기준 108 kg 로버의 질량/체적 예산.
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링크: http://hdl.handle.net/2060/19740011775
3.2 사면체 착륙선 적재 공간 (Pathfinder/MER)
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Mechanical Design of the Mars Pathfinder Mission
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The Challenges of Designing the Rocker-Bogie Suspension for the MER (탑재공간 관점)
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MER: 고밀도 패키징 구조 개요 (#5와 동일 문헌의 적재관점)
3.3 달 착륙선 페이로드 베이·적재 엔벌로프 (상용/CLPS·참조설계)
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Lockheed Martin McCandless Lunar Lander User's Guide
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Astrobotic Lunar Landers Payload User's Guide (Peregrine & Griffin)
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NASA Lunar Lander Reference Design (NASA/TP-2019-220391)
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JUMP (Joinable Undercarriage to Maximize Payload) Lander Concept
3.4 소형 로버·특수 적재 공간
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Mobile Payload Element (MPE): Concept Study for a Sample Fetching Rover for the ESA Lunar Lander Mission
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Lunar Rover with Multiple Science Payload Handling Capability
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McCandless Lander ISRU Capabilities (USRA Lunar ISRU 2019)
Part 3 요약 — 탑재 공간 설계 주제
| 접근 | 대표 문헌 | 핵심 제약 |
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| 진입 캡슐/에어로쉘 내 엔벌로프 | #29 Viking TN D-7462, #30 Viking'79 | 94×71×56 cm, 동적 여유 2.5–3.8 cm |
| 사면체 petal 착륙선 밀집 적재 | #31 Pathfinder, #32–33 MER | Sojourner 180 mm 적재고, 6관절/telescopy로 45°전개 |
| 달 착륙선 상면 데크 + 램프/PAF | #34–37 McCandless/Astrobotic/NASA Ref/JUMP | 표준 볼트패턴, VIPER용 Griffin, 5 m 페어링, PAF 하중경로 |
| 소형 로버 체적 제약 | #38 MPE(≤0.1 m³), #39 DLR, #40 ISRU | 능동 서스펜션 패키징, 데크 높이·이그레스 |
핵심 설계 드라이버: 발사체 페어링 동적 엔벌로프 → 진입 캡슐/착륙선 내부 체적 → 로버 접이/telescopy 적재 → 전개 후 안정성/이그레스. 적재 공간 설계는 전개 메커니즘(Part 1)·탑재 하중(Part 2)과 강하게 결합됨.
추가 탐색 팁
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ESMATS(European Space Mechanisms and Tribology Symposium) 논문 아카이브가 메커니즘 전개/결속 설계에 가장 풍부: https://esmats.eu/esmatspapers/
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NASA NTRS(NTRS Search)에서 JPL 로버 메커니즘 원문 PDF 다수 제공.
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핵심 키워드: rover deployment, egress ramp, rover lift mechanism, HDRM/Hold-Down Release, Frangibolt, rocker-bogie stowage, sky crane, coupled loads analysis, quasi-static launch load, random vibration qualification.