• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제27권2호
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• pp.97-106
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• 2010

To prepare for a Korean lunar orbiter mission, a precise lunar orbit propagator; Yonsei precise lunar orbit propagator (YSPLOP) is developed. In the propagator, accelerations due to the Moon's non-spherical gravity, the point masses of the Earth, Moon, Sun, Mars, Jupiter and also, solar radiation pressures can be included. The developed propagator's performance is validated and propagation errors between YSPOLP and STK/Astrogator are found to have about maximum 4-m, in along-track direction during 30 days (Earth's time) of propagation. Also, it is found that the lifetime of a lunar polar orbiter is strongly affected by the different degrees and orders of the lunar gravity model, by a third body's gravitational attractions (especially the Earth), and by the different orbital inclinations. The reliable lifetime of circular lunar polar orbiter at about 100 km altitude is estimated to have about 160 days (Earth's time). However, to estimate the reasonable lifetime of circular lunar polar orbiter at about 100 km altitude, it is strongly recommended to consider at least $50\;{\times}\;50$ degrees and orders of the lunar gravity field. The results provided in this paper are expected to make further progress in the design fields of Korea's lunar orbiter missions.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제30권4호
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• pp.255-267
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• 2013

In this research, the ground contact opportunity for the fictitious low lunar orbiter is analyzed to prepare for a future Korean lunar orbiter mission. The ground contact opportunity is basically derived from geometrical relations between the typical ground stations at the Earth, the relative positions of the Earth and Moon, and finally, the lunar orbiter itself. Both the cut-off angle and the orbiter's Line of Sight (LOS) conditions (weather orbiter is located at near or far side of the Moon seen from the Earth) are considered to determine the ground contact opportunities. Four KOMPSAT Ground Stations (KGSs) are assumed to be Korea's future Near Earth Networks (NENs) to support lunar missions, and world-wide separated Deep Space Networks (DSNs) are also included during the contact availability analysis. As a result, it is concluded that about 138 times of contact will be made between the orbiter and the Daejeon station during 27.3 days of prediction time span. If these contact times are converted into contact duration, the duration is found to be about 8.55 days, about 31.31% of 27.3 days. It is discovered that selected four KGSs cannot provide continuous tracking of the lunar orbiter, meaning that international collaboration is necessary to track Korea's future lunar orbiter effectively. Possible combinations of world-wide separated DSNs are also suggested to compensate for the lack of contact availability with only four KGSs, as with primary and backup station concepts. The provided algorithm can be easily modified to support any type of orbit around the Moon, and therefore, the presented results could aid further progress in the design field of Korea's lunar orbiter missions.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권12호
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• pp.1028-1036
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• 2018

한국항공우주연구원은 달 탐사 프로젝트 1단계로 시험용 달 궤도선을 2020년 12월에 발사할 계획이다. 시험용 궤도선은 본 궤도선과 착륙선을 발사하기 이전에 미리 달 탐사 기술 확보 및 과학 데이터를 획득하기 위해 발사된다. 본 논문은 궤도선의 열설계 검증에 관한 내용을 기술하고 있다. 달 궤도선은 달의 많은 적외선 복사 때문에 지구 저궤도 위성보다 극한의 열 환경에 노출된다. 따라서 이를 고려한 열설계를 하여 궤도선 탑재 장비들의 온도를 모든 궤도에서 허용온도 범위 내로 유지해야 한다. 이를 위해 달 궤도선 열설계 검증에 필요한 지구-달 전이 궤도, 달 임무 궤도, 월식 기간에 대한 열해석을 수행하였으며, 해석 결과를 바탕으로 궤도선의 열설계가 설계 요구조건을 만족하는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제34권4호
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• pp.281-288
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• 2017

The first Korea lunar orbiter, Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO), has been in development since 2016. After launch, the KPLO will execute several maneuvers to enter into the lunar mission orbit, and will then perform lunar science missions for one year. Among these maneuvers, the lunar orbit insertion (LOI) is the most critical maneuver because the KPLO will experience an extreme velocity change in the presence of the Moon's gravitational pull. However, the lunar orbiter may have a delayed LOI burn during operation due to hardware limitations and telemetry delays. This delayed burn could occur in different captured lunar orbits; in the worst case, the KPLO could fly away from the Moon. Therefore, in this study, the burn delay for the first LOI maneuver is analyzed to successfully enter the desired lunar orbit. Numerical simulations are performed to evaluate the difference between the desired and delayed lunar orbits due to a burn delay in the LOI maneuver. Based on this analysis, critical factors in the LOI maneuver, the periselene altitude and orbit period, are significantly changed and an additional delta-V in the second LOI maneuver is required as the delay burn interval increases to 10 min from the planned maneuver epoch.

• 항공우주기술
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• 제13권1호
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• pp.96-107
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• 2014

한국항공우주연구원(이하, 항우연)은 2017년에 시험용 달 궤도선을 2020년에 달 궤도선 및 착륙선 발사를 계획하고 있다. 달 궤도선이 달 궤도 진입(LOI) 기동을 수행할 경우 온 보드에 탑재된 유한 분사 방식의 추력기를 이용하기 때문에 임무계획 단계에서 이러한 내용을 고려하여 LOI 기동 전략을 수립해야 한다. 유한 분사 모델을 이용한 LOI 기동 전략 및 요구되는 속도증분(${\Delta}V$)은 분사시점의 위성 자세, 추진체의 종류, 추력기의 추력 레벨 및 분사 시점에 따라서 달라진다. 본 논문은 해외 우주국 달 궤도선의 LOI 기동 사례를 기술하고, 이를 기반으로 한국형 달 궤도선의 LOI 기동 전략을 구체화 하였다. 또한 이와 관련된 시뮬레이션을 수행함으로써 한국형 달 궤도선에 적합한 추력 레벨 및 분사 시점 등을 도출하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제33권3호
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• pp.211-219
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• 2016

Korea's lunar exploration project includes the launching of an orbiter, a lander (including a rover), and an experimental orbiter (referred to as a lunar pathfinder). Laser altimeters have played an important scientific role in lunar, planetary, and asteroid exploration missions since their first use in 1971 onboard the Apollo 15 mission to the Moon. In this study, a laser altimeter was proposed as a scientific instrument for the Korean lunar orbiter, which will be launched by 2020, to study the global topography of the surface of the Moon and its gravitational field and to support other payloads such as a terrain mapping camera or spectral imager. This study presents the baseline design and performance model for the proposed laser altimeter. Additionally, the study discusses the expected performance based on numerical simulation results. The simulation results indicate that the design of system parameters satisfies performance requirements with respect to detection probability and range error even under unfavorable conditions.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권3호
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• pp.218-227
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• 2016

대한민국 정부는 2020년까지 달에 궤도선과 착륙선 발사를 계획하고 있다. 두 가지 탐사선을 발사하기 이전에 탐사선의 핵심기술 확보 및 달의 과학 데이터를 획득하기 위해 시험용 궤도선을 2018년까지 발사할 계획이다. 궤도선의 탑재체는 달 표면 촬영 및 과학 데이터를 획득한 후 지상으로 전송한다. 또한 궤도선이 지상국과 교신이 가능하면 S-band 대역으로 원격명령 및 원격 측정 데이터를 전송하고, X-band 대역으로 과학 데이터를 전송한다. 한국형 심우주 네트워크는 궤도선과 주로 S 및 X-band 통신을 수행한다. 지구-달 전이 단계에서 한국형 심우주 네트워크가 가용할지 않을 경우 Deep Space Network 또는 Universal Space Network를 이용하며, 임무 궤도에서는 예비로 이 네트워크들이 사용된다. 본 논문은 임무 시나리오에 따른 궤도선의 일별 교신 횟수를 예측하고 운영 시나리오를 작성하기 위해 다양한 안테나 및 마스크 각도에 따른 가시성 조건을 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.90-101
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• 2011

1969년에 아폴로 계획을 통해 최초로 인류가 달에 착륙한 이후, 20년 이상 중단되었던 달탐사 계획은 달에 대한 관심이 다시 고조됨에 따라 1990년대부터 재개되었다. 최근에는 여러 국가에서 자체적으로 달탐사 계획을 수립한 후, 성공적으로 진행하고 있다. 본 보고서에서는 달 탐사위성에 탑재되었던 추진시스템 개발의 기술적 동향을 조사하기 위해 1990년대 이후 개발이 완료된 달 탐사위성들의 추진시스템 성능에 관련된 기술적 특징들을 분석하였다. 본 기술동향 조사를 통해 향후 국내 달 탐사위성개발 시 적절한 추진시스템을 선정할 수 있는 기본 지침서로서 활용될 수 있으리라 기대된다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제31권4호
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• pp.285-294
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• 2014

The uneven mass distribution of the Moon highly perturbs the lunar spacecrafts. This uneven mass distribution leads to peculiar dynamical features of the lunar orbiters. The critical inclination is the value of inclination which keeps the deviation of the argument of pericentre from the initial values to be zero. Considerable investigations have been performed for critical inclination when the gravity field is assumed to be symmetric around the equator, namely for oblate gravity field to which Earth's satellites are most likely to be subjected. But in the case of a lunar orbiter, the gravity field of mass distribution is rather asymmetric, that is, sectorial, and tesseral, harmonic coefficients are big enough so they can't be neglected. In the present work, the effects of the first sectorial and tesseral harmonic coefficients in addition to the first zonal harmonic coefficients on the critical inclination of a lunar artificial satellite are investigated. The study is carried out using the Hamiltonian framework. The Hamiltonian of the problem is cconstructed and the short periodic terms are eliminated using Delaunay canonical variables. Considering the above perturbations, numerical simulations for a hypothetical lunar orbiter are presented. Finally, this study reveals that the critical inclination is quite different from the critical inclination of traditional sense and/or even has multiple solutions. Consequently, different families of critical inclination are obtained and analyzed.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권4호
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• pp.309-318
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• 2019

한국형 달 궤도선(Korea Pathfinder Lunar Orbiter, KPLO)에 탑재되는 달 표면지형 광학관측기(Lunar Terrian Imager, LUTI)의 열설계를 수행하고, 열해석을 통하여 열설계의 건전성을 검증하였다. 달 임무궤도의 열환경은 지구궤도와 달리 달 표면의 IR 복사가 중요하므로 이를 열설계에 반영하여야 한다. 위성 외부에 노출되는 부품이나 모듈은 가능한 MLI로 단열시키지만 경통이나 방열판은 기능상 노출되므로 복사형상계수의 개념을 이용한 thermal shield를 전면에 장착함으로써 IR 복사를 완화시킨다. 태양복사를 거의 받지 않는 방열판의 전면부는 IR 방사율이 중요하며, 경통과 같이 열변형에 취약한 부품은 복사히터를 사용하여 온도구배를 최소화시킨다. 열해석 결과분석을 통하여 LUTI의 열설계는 다양한 상황에서 안정적임을 확인하였다.