DRAG EFFECT OF KOMPSAT-1 DURING STRONG SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITY

In this paper, we analyze the orbital variation of the Korea Multi-Purpose SATellite-1(KOMPSAT-1) in a strong space environment due to satellite drag by solar and geomagnetic activities. The satellite drag usually occurs slowly, but becomes serious satellite drag when the space environment suddenly changes via strong solar activity like a big flare eruption or coronal mass ejections(CMEs). Especially, KOMPSAT-1 as a low earth orbit satellite has a distinct increase of the drag acceleration by the variations of atmospheric friction. We consider factors of solar activity to have serious effects on the satellite drag from two points of view. One is an effect of high energy radiation when the flare occurs in the Sun. This radiation heats and expands the upper atmosphere of the Earth as the number of neutral particles is suddenly increased. The other is an effect of Joule and precipitating particle heating caused by current of plasma and precipitation of particles during geomagnetic storms by CMEs. It also affects the density of neutral particles by heating the upper atmo-sphere. We investigate the satellite drag acceleration associated with the two factors for five events selected based on solar and geomagnetic data from 2001 to 2002. The major results can be summarized as follows. First, the drag acceleration started to increase with solar EUV radiation with the best cross-correlation (r = 0.92) for 1 day delayed F10.7. Second, the drag acceleration and Dst index have similar patterns when the geomagnetic storm is dominant and the drag acceleration abruptly increases during the strong geomagnetic storm. Third, the background variation of the drag accelerations is governed by the solar radiation, while their short term (less than a day) variations is governed by geomagnetic storms.

강한 태양 및 지자기 활동 기간 중에 아리랑 위성 1호(KOMPSAT-1)의 궤도 변화

이 연구에서는 태양 및 지자기 활동에 의해 발생한 우주환경변화가 우리나라 위성인 아리랑위성1호(KOMPSAT-1)의 궤도에 미치는 영향을 분석하였다. 인공위성의 궤도변화는 정상적인 상태에서도 자연적인 섭동에 의해 지속적으로 발생하지만, 거대한 태양폭발에 의한 지구 주변 우주환경이 급격히 변화할 때 고층대기의 밀도변화로 인해 크게 발생한다. 특히 이러한 현상은 아리랑위성 1호와 같이 저궤도 상에서 운영되는 위성에 직접적인 영향을 미친다. 이 때, 태양활동에 의한 지구 주변 우주환경의 변화는 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 하나는 태양 플레어 (Flare)가 폭발했을 때 고에너지 복사(Radiation)로 인해 지구 고층대기가 가열되어 팽창하고 이런 결과로 고층대기에 있는 중성입자밀도가 급격히 증가하는 것이다. 다른 하나는 코로나 물질 방출(Coronal Mass Ejections) 등에 의해 발생한 지자기폭풍기간 동안 플라즈마 대류와 입자들의 하강으로 전기장이 강해져 상당량의 줄가열(Joule heating)과 하강입자가열(precipitating particle heating)이 발생하고 이로 인해 중성입자밀도가 증가하는 것이다. 두 가지 원인에 대한 영향을 구분하여 알아보기 위해, 우리는 태양 및 지자기 자료를 면밀히 분석하여 2001년에서 2002년 동안 5개의 기간을 선정하였다. 그 결과 위성의 대기저항가속도는 태양의 극자외선(Extreme Ultra-Violet)의 증가와 함께 약 하루 정도의 시간 지연을 가지고 유사하게 변화하고 있음을 확인하였다(R=0.92). 그리고 지자기폭풍이 발생한 기간동안 대기저항가속도는 지자기폭풍에 의한 Dst 변화와 상당히 유사하게 그리고 거의 동시에 급격히 변화하는 것을 확인하였다. 마지막으로 우리는 위성의 대기저항가속도의 변화는 전반적으로는 오랜 기간 동안 고에너지 복사에 의한 효과로 나타나고 있으나 짧은 기간(하루 미만) 동안 크게 발생하는 대기저항가속도의 변화는 지자기폭풍에 의한 효과로 보고 있다.