한국항공우주학회지 (Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences)

  • 제43권9호
  • /
  • Pages.830-837
  • /
  • 2015
  • /
  • 1225-1348(pISSN)
  • /
  • 2287-6871(eISSN)
한국항공우주학회 (The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

감악산 SOLT 시스템을 이용한 우주잔해물 레이저추적 성능분석

Laser Tracking Analysis of Space Debris using SOLT System at Mt. Gamak

  • 투고 : 2015.02.17
  • 심사 : 2015.08.18
  • 발행 : 2015.09.01
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

최근 지구를 공전하는 우주잔해물의 개수가 급격하게 증가함에 따라 인공위성과의 충돌 위험성이 높아져 우주잔해물은 우주개발 국가들에게 심각한 문제로 대두되고 있다. 현재 인공위성 충돌 위험성을 감시하고 회피기동 여부를 판단하기 위해서 레이더 및 전자광학 시스템이 사용되고 있다. 그러나 레이저추적 시스템과 같이 보다 정밀한 추적데이터와 연계하여 정밀한 예측 궤도력을 생성할 수 있다면 충돌회피기동 여부의 정확한 판단과 회피기동 계획 수행에 많은 도움을 줄 수 있다. 레이저추적 시스템은 가장 정밀한 거리측정 정보를 제공하기 때문에 기존 예측궤도력 정밀도를 향상시킬 수 있는 대안으로 인식되고 있다. 한국천문연구원은 반사경을 장착한 인공위성 레이저추적, 고출력 레이저를 이용한 우주잔해물 레이저추적 및 적응광학을 이용한 우주물체 영상취득이 가능한 우주물체 레이저추적 시스템을 개발하고 있다. 본 연구에서는 우주물체 레이저추적 시스템에 사용되는 고출력 레이저를 이용한 link budget, 배경잡음에 의한 오경보 및 신호검출 확률 분석을 통해 우주잔해물 레이저추적을 위한 성능분석을 수행하였다.

Space debris has been a major issue recently for the space-active nations because its growing population is expected to increase the collision risk with operational satellites. Radar and electro-optical system has been used for space debris surveillance, which may cause unnecessary anti-collision manoeuvers due to their low tracking accuracy. So an additional tracking system is required to improve the predicted orbit accuracy and then to jude the anti-collision maneouvers more efficiently. The laser tracking system has been considered as an alternative to decrease these unnecessary manoeuvers. Korea Astronomy and Space Science Institute has been developing a space object laser tracking system which is capable of laser tracking for satellites with retro-reflectors and for space debris using high power laser, and satellite imaging using adaptive optics. In this study, the tracking capability is analyzed for space debris using high power laser based on link budget, false alarm probability and signal detection probability.

키워드

참고문헌

  1. Jaramillo, C., "Space Security Index 2013", Secure World Foundation, 2013
  2. Klinkrad, H., "The Space Debris Environment and its Evolution", The 6th IAASS Conference, Montreal, Canada, 21-23 May, 2013
  3. Greene, B., Gao, Y., Moore, C., Wang, Y., Boiko, A., Ritchie, J., Sang, J., and Cotter, J., "Laser tracking of space debris", in Proceedings of 13th Laser Ranging Workshop, Washington, 2002
  4. Kirchner, G., Koidl, F., Friederich, F., Buske, I., Volker, U., and Riede, W., "Laser measurements to space debris from Graz SLR station", Advances in Space Research, Vol. 51, No. 1, 2013, pp.21-23. https://doi.org/10.1016/j.asr.2012.08.009
  5. Yang, W., and Qianqian, W., "The application of lidar in detecting the space debris", Proc. of SPIE, Vol. 7160, 71601S-1
  6. Bennet, J. C., Sang, J., Smith, C. H., and Zhang, K., "Accurate orbit predictions for debris orbit manoeuvre using ground-based lasers", Advances In Space Research, Vol. 52, No. 11, 2013, pp.1876-1887. https://doi.org/10.1016/j.asr.2013.08.029
  7. Lim, H-C., McGarry, J., and Park, J-U., "Laser Ranging for Lunnar Reconnaissance Orbiter using NGSLR", Journal of the Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 38, No. 11, 2010, pp.1136-1143. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2010.38.11.1136
  8. Sang, J., and Craig, S., "Peformance Assessment of the EOS Space Debris Tracking System", AIAA 2012-5018, 2012
  9. Zhang, Z-P., Yang, F-M., Zhang, H-F., Wu, Z-B., Chen, J-P., Li, P., and Meng, W-D., "The use of laser raning to measure space debris", Research in Astron. Astrophys, Vol. 12, No. 2, 2012, pp.212-218. https://doi.org/10.1088/1674-4527/12/2/009
  10. Lim, H-C., Seo, Y-K., Na, J-K., Bang, S-C., Lee, J-Y., Cho, J-H., Park, J-H., and Park, J-U., "Tracking Capability Analysis of ARGO-M Satellite Laser Ranging System for STSAT-2 and KOMPSAT-5", Journal of Astronomy and Space Sciences, Vol. 27, No. 3, 2010, pp.245-252 https://doi.org/10.5140/JASS.2010.27.3.245
  11. Lim, H-C., et al., "Development of Satellite Laser Ranging System for Space Geodesy", 2014-9-730-01, Korea Astronomy and Space Science Institute, 2014
  12. Degnan, J. J., "Milimeter Accuracy Satellite Laser Ranging: A Reviwe", Geodynamics Series, Vol 25, 1993, pp.133-162. https://doi.org/10.1029/GD025p0133
  13. Degnan, J. J., and Klein, B. J. "Optical antenna gain", Applied optics, Vol. 13, 1974, pp.2397-2401. https://doi.org/10.1364/AO.13.002397
  14. Hall, F. F. Jr., Post, M. J., Richter, R. A., Lerfald, G. M., and Derr, R. E., "Cirrus Cloud Model, in Atmospheric Transmittance Radiance: Computer Code LOWTRAN", Air Force Geophysics Laboratory Report AFGL-TR-83-0187, 1983
  15. Pratt, W. K., "Laser Communications Systems", John Wiley and Sons, New York, 1967, pp.121-135.
  16. McGarry, J. F., Degnan, J. J., Titterton P. J., Sweeney H. E., Conklin, B. P., and Dunn P. J., "Automated tracking for advanced satellite laser ranging system", in Proceedings of SPIE AeroSense Conference, Vol. 2739, Orlando, 1996
  17. Yang, F., Xiao, C., Chen, W., Zhang Z., Tan, D., Gong, X., Chen, J., Huang, L., and Zhang, J., "Design and observations of satellite laser ranging system for daylight tracking at Shanghai Observatory", Science in China, Vol. 42, No. 2, 1999, pp.198-206. https://doi.org/10.1007/BF02876572
  18. Vatsia, M. I., Stich, U. K., and Dunlap, D., "Night-sky radiant sterance from 450 to 2000 nanometers", Research and Development Technical Report AD750609, 1972
  19. Gibbs, P., Potter, C., Sherwood, R., Wilkinson, M., Benham, D., Smith, V., and Appleby, G., "Some Early Results of Kilohertz Laser Ranging at Herstmonceux", in Proceedings of 15th Laser Ranging Workshop, Canberra, Australia, 2006