대한원격탐사학회 1998년도 Proceedings of International Symposium on Remote Sensing
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pp.301-306
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1998
Korea Aerospace Research Institute (KARI) is developing a Korea Multi-Purpose Satellite I (KOMPSAT-I) which accommodates Electro-Optical Camera (EOC), Ocean Scanning Multi-spectral Imager (OSMI), and Space Physics Sensor (SPS). The satellite has the weight of about 500kg and will be operated on the 10:50 AM sun-synchronized orbit with the altitude of 685 km. The satellite will be launched in 1999 and its lifetime is expected to be over 3 years. The main mission of EOC is the cartography to provide the images from a remote earth view for the production of 1/25000-scale maps of KOREA. EOC collects 510 ~ 730 nm panchromatic imagery with the ground sample distance(GSD) of 6.6 m and the swath width of 17 km by push broom scanning. EOC also can scan $\pm$45 degree across the ground track using body pointing method. The primary mission of OSMI is worldwide ocean color monitoring for the study of biological oceanography. It will generate 6 band ocean color images with 800 km swath width and 1km GSD by whiskbroom scanning. OSMI is designed to provide on-orbit spectral band selectability in the spectral range from 400 nm to 900 nm through ground command. This flexibility in band selection can be used for various applications and will provide research opportunities to support the next generation sensor design. SPS consists of High Energy Particle Detector (HEPD) and ionosphere Measurement Sensor (IMS). HEPD has missions to characterize the low altitude high-energy Particle environment and to study the effects of radiation environment on microelectronics. IMS measures densities and temperature of electrons in the ionosphere and monitors the ionospheric irregularities at the KOMPSAT orbit.
지난 50여년의 우주개발로 인해 현재 지구궤도 상에는 수많은 우주파편이 인공위성이나 우주선을 위협하고 있다. 현재 아리랑 위성 2호와 5호의 임무궤도가 포함된 LEO에 전체 우주파편의 84%가 존재함에 따라 우주파편을 고려한 우주임무설계가 요구된다. 본 논문에서는 ESA의 MASTER2005와 NASA의 DAS2.0을 이용하여 현재 활동 중인 아리랑 위성 2호와 발사예정인 아리랑 위성 5호의 임무궤도에 존재하는 우주파편의 종류, 궤도특성, 우주파편이 차지하는 공간밀도를 비교분석하였고, 임무 중에 우주파편과 충돌하거나 손상을 입을 확률을 계산하였다. 분석 결과 아리랑 위성 2호의 우주파편 충돌확률이 아리랑 위성 5호에 비해 약 5배정도 높은 것으로 나타났다.
저궤도위성은 발사 이후 초기 운영[1] 및 검보정 단계를 거쳐 정상 운영 단계로 진입한다. 정상 운영 단계에서는 이상 현상에 대한 대응조치[2], 궤도조정 작업 이외의 대부분 기간 동안 지상국으로부터 임무 명령을 수신하고 영상 촬영 및 전송 임무를 수행하게 된다. 저궤도위성과 지상국 시스템이 모두 관여된 임무수행능력은 저궤도위성 프로그램 성공 판단의 핵심 지표이고, 저궤도위성 프로그램 추진 목적과 일치하는 항목이기 때문에 지상 시험 단계에서 철저한 검증을 통해 신뢰성을 확보해야 한다. 지상 시험단계에서 지상국과 위성의 역할을 검증함으로써 임무수행능력에 대한 신뢰성을 확보하기 위해서는 저궤도위성의 실제 운용 상황과 유사한 시나리오를 작성하고 이를 바탕으로 명령을 생성하여 위성에 전달하며, 영상과 건강상태 텔레메트리(Telemetry) 데이터를 수신하는 등의 임무수행 전체 주기에 대한 검증이 필요하다. 이 논문은 저궤도위성과 지상국간 접속 환경을 활용해 수행된 임무수행능력 지상 검증 시험 설계 및 수행 결과에 대해 다룬다. 시험 설계시 고려되어야 할 항목과 이를 바탕으로 설계된 시험에 대해 상세히 서술하고 결과에 대해 정리하였다.
본 논문에서는 SCA 기반 무선통신환경에 적합한 코바 미들웨어의 확장에 대해 기술한다. 제안한 미들웨어 확장은 모든 컴포넌트가 컴포넌트의 구현 방식에 대한 고려없이 상호 연동될 수 있도록 보장하며 기존 방식에 비해 성능 개선이 가능하다. 이러한 미들웨어 확장은 HAO와 IDL2VHDL 컴파일러, 그리고 ORBit의 개선을 포함한다. HAO는 FPGA 환경을 고려하여 로직수준에서 개발된 ORB이며, FPGA의 특성에 따라 일부 기능은 제한되었다. 추가로, IDL2VHDL 컴파일러는 CORBA IDL로 부터 하드웨어 기술언어인 VHDL로의 매핑과 추가의 절차들을 제공한다. 마지막으로, ORBit는 HAO와 직접 연동할 수 있도록 개선된 GPP상의 코바 ORB이다.
우주파편은 1957년 인류가 우주에 위성을 보내기 시작하면서 그 숫자가 급격하게 증가하고 있으며, 현재 미합동우주전략사령부(JSpOC, Joint Space Operations Center)에 의하면 지름 10cm 이상의 우주파편이 22,000개 이상이라고 알려지고 있다. 최근에는 중국이 자국의 위성을 미사일로 요격시킨 사건과 Iridium 33 및 Cosmos 2251 위성이 우주상공에서 서로 충돌한 사건이 발생함에 따라 아리랑 2호가 운영 중인 저궤도의 우주환경이 급격히 악화되고 있다. 미합동우주전략사령부는 15,000개 이상의 우주파편의 궤도정보를 이용하여 운영위성과의 충돌분석을 수행하고 있으며, 충돌 위험이 발생할 경우 해당 위성의 운영자에게 CSM(Conjunction Summary Message)이란 형식의 메시지를 제공하여 충돌분석 시 활용할 수 있도록 지원하고 있다. 본 논문은 JSpOC에서 제공하는 CSM의 아리랑2호 궤도데이터와 항우연이 관리하는 아리랑 2호의 정밀궤도 데이터와 비교하였으며, 아리랑 2호와 우주파편과의 충돌분석 결과를 도시하였다.
STEP Cube Lab.은 조선대학교 항공우주공학과 우주기술융합연구실에서 개발 중인 극초소형 위성으로 구분되는 1U 큐브위성으로, 논문 연구 실적으로만 그친 우주핵심기술을 발굴 및 탑재하여 궤도 검증 실시 및 해당 분야 기술의 지적 저변확대에 공헌을 목표로 한다. 이에 본 논문에서는 주요 탑재체인 가변방사율 라디에이터, 무충격 구속분리장치 그리고 MEMS 고체추진로켓 등을 탑재하여 극한 우주 열환경에서의 위성 시스템과 탑재 체의 안정적인 궤도 운용 및 기술 검증을 위해 시스템 통합 열해석 및 열제어를 실시하였으며, 이를 통해 해석결과 분석 및 열제어 설계의 타당성을 입증하였다.
2020년 세계 최초의 궤도상서비싱(On-Orbit Servicing, OOS) 임무 MEV(Mission Extension Vehicle)-1의 성공으로 궤도상서비싱에 대한 관심이 최근 국내외에서 높아지고 있다. 특히, 과거 올드스페이스(Old Space) 시대에서는 찾기 힘들었던 궤도상서비싱과 우주쓰레기 능동제거(Active Debris Removal, ADR) 서비스 임무는 최근 뉴스페이스(New Space) 시대를 맞이하여 근미래에 신 우주산업으로 본격화할 것으로 예상되고 있다. 이에, 본 논문에서는 국내외 궤도상서비싱 기술 개발 사례들을 살펴보고, 소요되는 주요 기술들의 특징, 국내 현황 및 개발 가능성 그리고 향후 궤도상서비싱의 산업 측면과 기술 측면에서의 발전 가능성에 대해 기술하였다. 본 논문에서 기술한 궤도상서비싱의 기술 동향과 향후 전망은 관련 연구가 미흡한 국내 상황에서 관련 분야를 새롭게 연구하고자 하는 데 유용한 참고자료가 될 것으로 기대한다.
저궤도위성 통신시스템의 경우, 정지 궤도 위성 통신시스템과 달리 지상 기기 기준 상대적으로 고속 기동하여 움직이며, 지상 기기와 이루는 각도 역시 고정되지 않고 넓은 범위에서 가변적으로 되므로 지상에 존재하는 건물, 산 등과 같은 지형물의 위치 및 높이에 따라 위성 통신 시스템임에도 불구하고 다중 경로로 인한 주파수 선택적 페이딩 현상이 나타날 수 있다. 본 논문에서는 저궤도위성 통신시스템에서 발생할 수 있는 저궤도 다중 경로 페이딩 위성 채널 모델과 저궤도위성의고속기동으로 발생하는 도플러 주파수 천이에 대하여 분석하고, 이를 기반으로 다중 경로 페이딩 위성 채널 모델에 적합한 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 및 SC-FDE(Single Carrier Frequency Domain Equalizer) 전송 방식에 대하여 효과적인 등화 기법을 제시한다. 또한, 본 논문에서는 제시된 등화 기법이 적용된 OFDM 및 SC-FDE 전송방식의 저궤도 다중경로 페이딩 위성 채널 환경에서의 성능을 모의실험을 통하여 비교 분석하였으며, SC-FDE 방식이 OFDM 방식보다 우수함을 확인하였다.
A Multi-Spectral Camera (MSC) is the payload of KOMPSAT-2 which is designed for earth imaging in visible and near-Infrared region on a sun-synchronous orbit. The telescope in the MSC is a Ritchey-Chretien type with large aperture. The telescope structure should be well stabilized and the optical alignment should be kept steady so that best images can be achieved. However, the MSC is exposed to adverse thermal environment on the orbit which can give impacts on optical performance. Metering structure which is exposed to adverse space environment should have tight requirement of low thermal expansion and hygroscopic stability. In order to meet those stability requirements in addition to fundamental structural ones telescope structure was designed with newly developed graphite-cyanate composite which has high tensile modulus, high thermal conductivity and low moisture absorption compared with conventional graphite-epoxy composite. In this paper, space-borne telescope structure with new composite material will be presented and fulfillment of stability requirements will be verified with designed structure.
In this paper, the inter-lamina shear strength (ILSS) of multi-wall carbon nanotube (MWNT) reinforced carbon fiber reinforced plastics (CFRP) and thin-ply composites were verified under low earth orbit (LEO) space environment. CFRP, MWNT reinforced CFRP, thin-ply CFRP and MWNT reinforced thin-ply CFRP were tested after aging by using accelerated ground simulation equipment. The used ground simulation equipment can simulate high vacuum ($2.5{\times}10^{-6}torr$), atomic oxygen (AO, $9.15{\times}10^{14}atoms/cm^2{\cdot}s$), ultraviolet light (UV, 200 nm wave length) and thermal cycling ($-70{\sim}100^{\circ}C$) simultaneously. The duration of aging experiment was twenty hours, which is an equivalent duration to that of STS-4 space shuttle condition. After the aging experiment, ILSS were measured at room temperature ($27^{\circ}C$), high temperature ($100^{\circ}C$) and low temperature ($-100^{\circ}C$) to verify the effect of operation temperature. The MWNT and thin-ply shows good improvement of ILSS at ground condition especially with the thin-ply. And after LEO exposure large degradation of ILSS was observed at MWNT added composite due to the thermal cycle. And the degradation rate was much higher under the high temperature condition. But, at the low temperature condition, the ILSS was largely recovered due to the matrix toughening effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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