• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2009.10a
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• pp.40.2-40.2
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• 2009

이 연구에서는 달천이(TLI: Trans Lunar Injection) 및 달포획(LOI: Lunar Orbit Injection) 기동 시 대전 지상국의 가시성을 고려한 최적의 임무를 설계하였다. TLI 기동은 탐사선이 지구 주차궤도에서 지구-달 천이궤적으로 진입하기 위하여 주어지는 기동이며, LOI 기동은 탐사선이 지구-달 천이궤적에서 달의 중력권으로 진입하기 위하여 주어지는 기동이다. TLI 및 LOI 기동 시 대전 지상국에서의 가시성의 확보는 실제적인 미래 한국의 달 탐사를 대비하였을 때 중요한 요소이다. 따라서 이 연구에서는 TLI 및 LOI 기동 시 대전 지상국에서의 가시성을 모두 고려하여, 최소연료로 지구 주차궤도에서 달 임무궤도 진입까지의 모든 단계에 대해 임무설계를 실시하였다. TLI 및 LOI 기동 시 추력은 순간 추력(Impulsive thrust)로 가정하였으며, KSLV-II 발사체의 성능을 적용하여 설계하였다. 임무 설계 시 태양, 지구, 달의 섭동력을 고려한 N체 운동 방정식을 탐사선에 적용하였으며, 지구의 비대칭 중력장, 태양 복사압, 달의 J2 섭동에 의한 영향도 고려하였다. JPL의 정밀 천체력인 DE405를 사용하였고, 상용 소프트웨어인 SNOPT(Spares Nonlinear OPTimizer)를 이용하여 비행 궤적의 최적해를 도출하였다. 임무 설계 결과를 통해, 대전 지상국의 가시성을 고려한 TLI 및 LOI 기동의 크기에 의한 임무설계의 분석을 수행하였다. 또한 최적화된 달 탐사 임무의 단계별 기동의 크기와 지구-달 천이 궤적의 형상 및 다양한 임무 요소들의 해석을 도출하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.38 no.9
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• pp.875-881
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• 2010

During the lunar mission, spacecraft are subject to various unexpected disturbance sources such as third body attraction, solar pressure and operating impulsive maneuver error. Therefore, efficient trajectory correction maneuver (TCM) strategy must be required to follow the designed mission trajectory. In the early days of space exploration, the mission trajectory has been designed by using patched conic approach based on two-body dynamics for the lunar mission. Thus the TCM based on two-body dynamics has been usually adopted. However, with the advanced in computing power, the mission trajectory based on three-body dynamics is attempted recently. Thus, these approaches based on two-body dynamics are essentially different from real environment and large amount of energy for the TCM is required. In this work, we study the trajectory correction maneuver based on three-body dynamics.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.38 no.10
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• pp.998-1011
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• 2010

For preparing Korean lunar missions, an Earth-Moon transfer trajectory is designed and analyzed using finite thrust. To be a more realistic scenario, kick motor's performance which is used for TLI (Trans Lunar Injection) maneuver is assumed to have a certain maximum capability. Under this assumption, optimal Earth-Moon transfer trajectory analysis is made from the beginning of Earth departure to the final lunar closest approach. As a results, optimal Earth-Moon transfer trajectory solutions with finite thrust are compared to those of designed with impulsive thrust in previous study. It is confirmed that if the trajectory solutions derived with impulsive burn is directly applied to estimate the finite burn trajectory solutions, careful consideration for finite burn losses must be paid as for TLI maneuver. Presented algorithm and various results will give numerous insights into the future Korea's Lunar missions using finite thrust engines.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• v.26 no.2
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• pp.171-186
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• 2009

Various Earth-Moon transfer trajectories are designed and analyzed to prepare the future Korea's Lunar missions. Minimum fuel trajectory solutions are obtained for the departure year of 2017, 2020, 2022, and every required mission phases are analyzed from Earth departure to the final lunar mission orbit. N-body equations of motion are formulated which include the gravitational effect of the Sun, Earth and Moon. In addition, accelerations due to geopotential harmonics, Lunar J2 and solar radiation pressures are considered. Impulsive high thrust is assumed as the main thrusting method of spacecraft with launcher capability of KSLV-2 which is planned to be developed. For the method of injecting a spacecraft into a trans Lunar trajectory, both direct shooting from circular parking orbit and shooting from the multiple elliptical intermediate orbits are adapted, and their design results are compared and analyzed. In addition, spacecraft's visibility from Deajeon ground station are constrained to see how they affect the magnitude of TLI(Trans Lunar Injection) maneuver. The results presented in this paper includes launch opportunities, required optimal maneuver characteristics for each mission phase as well as the trajectory characteristics and numerous related parameters. It is confirmed that the final mass of Korean lunar explorer strongly depends onto the initial parking orbit's altitude and launcher's capability, rather than mission start time.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.45 no.8
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• pp.662-670
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• 2017

This paper proposes an optimization-based procedure to determine the parameters of the Apollo guidance law for Korean lunar lander mission. A lunar landing mission is formulated as a trajectory optimization problem to minimize the fuel consumption and the reference trajectory for the lander is obtained by solving the problem in the pre-flight phase. Some parameters of the Apollo guidance, which are coefficients of the polynomial used to define the guidance command, are selected based on the reference trajectory obtained in the pre-flight phase. A case study for the landing guidance of Korean lunar lander mission using the proposed procedure is conducted to demonstrate its effectiveness.

• Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
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• v.5 no.1
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• pp.39-55
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• 2007

인류는 달을 보며 우주개발에 대한 꿈을 꾸어왔다. 60년대에서 70년대 중반까지 미 소간의 우주경쟁으로 달 탐사에 큰 예산을 들여 마침내 인류를 달에 착륙시켜 달 탐사를 실현할 수 있었다. 이젠 화성에 인류를 보내기 위한 전초기지를 달에 구축하려고 다시금 미국이 달 탐사를 가동시켰다. 이에 따라 세계 여러 나라가 달에 대해 다시 관심을 고조 시키고 있다. 그래서 이 논문에서는 90년대와 최근에 재 시작된 달 탐사위성의 개발동향을 조사하여 기술하였다. 대상 위성 프로젝트는 미국의 클레멘타인과 루나 프로스펙터, 유럽연합의 스마트-1호, 일본의 셀레네, 중국의 창어-1호, 인도의 찬드라얀-1호, 미국의 LRO 달 탐사 궤도선, 러시아의 루나-글로브 위성들의 주요특성과 탑재체, 지상국, 임무궤적 및 달 임무 궤도에 대해 개괄적으로 기술하였다. 기술 특징으로는 위성 제작기술 발전에 따라 경량화에 중점을 두어 위성을 소형화 하였으며, 통신방식에 있어서는 X 및 Ka대역을 사용하여 데이터 전송속도를 현저히 증가 시켰으며, 위성 및 지상의 안테나의 크기를 줄일 수 있었으며, 전기추력기를 사용하여 소형위성으로도 달 탐사를 실현시켰다. 그리고 다른 나라에서 개발되는 달 탐사위성의 개발 예산을 살펴보면 약 1억불 정도이면 소형 급의 위성을 개발하여 달 궤도에 진입시켜 달 과학탐사 임무를 수행할 수 있다고 할 수 있겠다. 따라서 우리나라도 지난 15년 이상 지구궤도 위성을 성공적으로 개발하며 구축한 기술을 바탕으로 달 탐사 위성의 개발에 대한 가능성을 가지고 있다고 본다. 이제 우리나라도 인류의 미래우주개발의 일익을 담당하고자 달 탐사위성 프로젝트를 준비해야한다

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.8 no.1
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• pp.108-116
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• 2009

This paper considers the trajectory design problem for a lunar orbiter when launched by KSLV-II. KSLV-II puts its kick motor stage and lunar orbiter into a low earth orbit, and then the kick motor stage performed the translunar injection. To simulate more realistic situations, TLI (Trans-Lunar Injection) and LOI (Lunar Orbit Injection) maneuvers are modeled as finite burns. The feasibility of the lunar mission by KSLV-II are confirmed by the numerical results that show the reasonable required-velocity and propellant usage.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.162.1-162.1
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• 2012

한국형 달 착륙선의 안전하고 효율적인 달 착륙을 위해 임무 시나리오 시뮬레이션을 수행하였다. 달 착륙은 보통 두 가지 방법이 사용되는데, 지구에서 출발하여 달에 도착한 후 달착륙지에 직접 착륙하는 방법과 달의 주차궤도를 돌다가 달 착륙지에 착륙하는 방법이 있다. 미국의 Surveyor호는 직접 착륙 방법을 사용하였고 아폴로 시리즈는 달 궤도를 공전하다가 착륙하는 방법을 사용하였다. 본 연구에서는 두 가지 방법을 모두 사용하여 착륙 임무 시나리오를 시뮬레이션을 수행한 후 장단점을 비교분석하였다. 달 주차궤도를 이용한 착륙은 달고도 100km에서 공전을 하다가 고도 15km까지 하강한 후 Powered descent 단계를 통해 착륙지에 착륙하는데 Powered descent 단계는 다시 감속단계, 접근 단계, 최종 하강 단계로 나뉘어진다. 달 착륙선은 나로우주센터에서 KSLV-2에 실려 2025년에 발사되며, 달 착륙지는 달의 과학적 임무를 고려하여 달 남극 근처로 가정하였다. 달 착륙 시뮬레이션을 통해 달 착륙선의 비행 궤적과 필요한 연료량 계산 등의 정보를 통해 직접 착륙 방법과 달 주차궤도를 이용하는 방법의 장단점을 확인할 수 있었다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.164.1-164.1
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• 2012

GMAT(General Mission Analysis Tool)은 위성의 궤적 최적화 및 임무해석을 수행하기 위해 NASA에서 주도적으로 개발 중인 오픈 소스 프로그램이다. 본 소프트웨어는 대학, 정부기관 등이 무료로 사용할 수 있도록 개발된 프로그램으로 원하는 사용자 누구나 지구궤도 및 행성탐사를 위한 임무해석을 위해 사용할 수 있다. 항우연은 2010년부터 NASA와 본 프로그램의 공동개발 가능성 여부를 타진하였고, 최근 들어 공동개발을 위한 MOU를 진행하고 있다. 본 논문은 GMAT의 기본적인 특징 및 본 소프트웨어를 이용한 인공위성의 임무해석 결과를 기술하고, 향후 한국형 달 탐사위성의 임무해석을 위한 사용 가능성을 판단하고자 한다. 한국형 달 탐사위성은 550kg급 위성으로 달궤도에 진입하여 주어진 임무를 수행하도록 개념설계를 진행 중에 있으며, 항우연은 향후 GMAT을 공동개발 뿐만 아니라 이를 이용한 한국형 달 탐사위성의 임무해석에 활용할 예정이다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.46 no.1
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• pp.59.2-59.2
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• 2021

현재 우리나라는 달탐사 개발 사업을 통하여 2022년 8월 발사를 목표로 달 궤도선인 KPLO와 과학임무 및 기술검증 임무를 수행하게 될 임무 탑재체, 임무 수행을 위한 각종 소프트웨어의 개발, 궤도/궤적의 설계 등 일련의 개발 과정을 순조롭게 수행하고 있다. 또한 달 궤도선인 KPLO와 이들 탑재체에 대한 운영과 관제를 수행하는 KPLO 심우주 지상국도 일정에 따라 개발 막바지에 접어들고 있다. 특히 KPLO 심우주 지상국에는 우리나라 대학과 정부출연연구소에 의해서 개발되는 과학탑재체 4기가 달 궤도에서 과학임무를 수행하여 얻게되는 달 탐사 과학자료, 즉, 과학임무자료를 달 탐사에 직접 참여하는 과학자들뿐만 아니라 일반인들도 교육 및 연구에 활용할 수 있도록 달 탐사 과학자료의 저장, 공개, 관리를 위한 Archive system인 KARI Planetary Data System(KPDS)도 함께 개발되고 있다. KPDS는 전문 연구자와 일반인들이 별도의 교육없이 인터넷을 통하여 쉽게 접속하여 KPLO의 과학탑재체가 획득한 달 탐사 과학자료를 검색하여 내려받아 사용할 수 있도록 서비스를 제공할 예정이다. 본 논문에서는 과학탑재체 개발기관 소속의 연구자가 달 탐사 과학자료에 대한 검보정 처리와 과학적 분석을 수행하기 위해서 텔레메트리 형태의 원본형태의 과학자료를 KPDS로부터 다운로드 받는 과정과 검보정 처리가 된 과학자료를 일반 사용자들이 내려 받아 사용할 수 있도록 과학자료가 공개되기까지 일련의 과정을 설명하고, 연구자 및 일반사용자가 직접 접하게 되는 KPDS의 주요한 사용자 환경에 대해서 설명한다.