• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제34권4호
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• pp.289-302
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• 2017

The key risk analysis technologies for the re-entry of space objects into Earth's atmosphere are divided into four categories: cataloguing and databases of the re-entry of space objects, lifetime and re-entry trajectory predictions, break-up models after re-entry and multiple debris distribution predictions, and ground impact probability models. In this study, we focused on reentry prediction, including orbital lifetime assessments, for space situational awareness systems. Re-entry predictions are very difficult and are affected by various sources of uncertainty. In particular, during uncontrolled re-entry, large spacecraft may break into several pieces of debris, and the surviving fragments can be a significant hazard for persons and properties on the ground. In recent years, specific methods and procedures have been developed to provide clear information for predicting and analyzing the re-entry of space objects and for ground-risk assessments. Representative tools include object reentry survival analysis tool (ORSAT) and debris assessment software (DAS) developed by National Aeronautics and Space Administration (NASA), spacecraft atmospheric re-entry and aerothermal break-up (SCARAB) and debris risk assessment and mitigation analysis (DRAMA) developed by European Space Agency (ESA), and semi-analytic tool for end of life analysis (STELA) developed by Centre National d'Etudes Spatiales (CNES). In this study, various surveys of existing re-entry space objects are reviewed, and an efficient re-entry prediction technique is suggested based on STELA, the life-cycle analysis tool for satellites, and DRAMA, a re-entry analysis tool. To verify the proposed method, the re-entry of the Tiangong-1 Space Lab, which is expected to re-enter Earth's atmosphere shortly, was simulated. Eventually, these results will provide a basis for space situational awareness risk analyses of the re-entry of space objects.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.142-149
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• 2013

인공위성을 포함한 우주물체가 지구궤도로 재진입하고 대기권에서 소실되거나, 지표면에 추락하는 일들이 날로 증가하고 있다. 최근 국내에서도 위성추락상황실을 운영하여 인공위성의 추락고도 및 추락시기에 대한 예측을 실시하였다. 아직까지 국내에서는 우주물체의 추락 시 현업에 적용할 수 있는, 미전략사령부에서 발표하는 TLE 자료를 활용한 독자적인 추락예측모델이 없으며, 다른 위성 운영국에서 발표하는 추락 예상시기를 참고하였다. 이 연구에서는 TLE 자료에 대기모델을 바탕으로 추락예상시기를 예측하고, 분석한 결과를 종합 분석하였고, 위성추락상황실 운영간 적용했던 RUBBER SHEET SHIFT METHOD(RSSM)의 인공위성 예상추락시기 예측결과를 토대로 새로운 추락모델에 대한 예시를 제안하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1997년도 추계학술대회 논문집
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• pp.361-364
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• 1997

The re-enty guidance design involves trajectory optimization, generation of a reference drag acceleration profile with the satisfaction of trajectory constraints. This reference drag acceleration profile can be considered as the reference trajectory. This paper proposes the atmospheric re-entry system which is composed of longitudinal, later and range control. This paper shows the a performance of a re-entry guidance and control system using feedback linearization control and predictive control.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제5권5호
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• pp.581-594
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• 2018

This paper is the follow-on of a previous paper by the author where it was pointed out that the forthcoming, manned exploration missions to Mars, by means of complex geometry spacecraft, involve the study of phenomena like shock wave-boundary layer interaction and shock wave-shock wave interaction also along the entry path in Mars atmosphere. The present paper focuses the chemical effects both in the shock layer and on the surface of a test body along the Mars orbital entry and compares these effects with those along the Earth orbital re-entry. As well known, the Mars atmosphere is almost made up of Carbon dioxide whose dissociation energy is even lower than that of Oxygen. Therefore, although the Mars entry is less energized than the Earth re-entry, one can expect that the effects of chemistry on aerodynamic quantities, both in the shock layer and on a test body surface, are different from those along the Earth re-entry. The study has been carried out computationally by means of a direct simulation Monte Carlo code, simulating the nose of an aero-space-plane and using, as free stream parameters, those along the Mars entry and Earth re-entry trajectories in the altitude interval 60-90 km. At each altitude, three chemical conditions have been considered: 1) gas non reactive and non-catalytic surface, 2) gas reactive and non-catalytic surface, 3) gas reactive and fully-catalytic surface. The results showed that the number of reactions, both in the flow and on the nose surface, is higher for Earth and, correspondingly, also the effects on the aerodynamic quantities.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권10호
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• pp.1557-1566
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• 2006

We present a procedure for the application of global orthogonal polynomial into an atmospheric re-entry maneuvering problem. This trajectory optimization is imbedded in a family of canonically parameterized optimal control problem. The optimal control problem is transcribed to nonlinear programming via global orthogonal polynomial and is solved a sparse nonlinear optimization algorithm. We analyze the optimal trajectories with respect to the performance of re-entry maneuver.

• 우주기술과 응용
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• 제1권1호
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• pp.23-32
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• 2021

1톤 이상의 인공우주물체 중 통제가 불가능한 인공우주물체의 추락은 지상에서의 인명 및 자산 피해가 발생할 가능성이 높기 때문에 국가적으로도 '인공우주물체 추락·충돌 대응 매뉴얼'에 따라 우주물체 추락 상황에 대한 위기를 관리한다. 따라서 인공우주물체 추락 상황 및 위험도를 판단하기 위한 신속하고 정확한 인공우주물체 추락 예측 정보를 제공하는 것이 매우 중요하다. 인공우주물체 추락 예측 방법은 국내외 여러 기관들에서 수행하고 있으나, 국가적으로 신뢰할 수 있는 국내 독자적인 툴의 확보는 국가 우주위험 재난 위기 상황에서 매우 필수적이다. 본 연구에서는 인공우주물체의 추락 상황에서 관측으로부터 생성된 우주물체의 접촉궤도요소 또는 해외에서 공개되는 평균궤도요소를 활용하여 인공우주물체의 추락 예상 시각 및 지점을 정밀하게 예측할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 개발된 소프트웨어는 그레이스 1호(Grace-1) 위성과 그레이스 2호(Grace-2), 톈궁 1호(Tiangong 1) 위성과 창정 5B호 로켓 잔해(CZ-5B)와 같은 실제 통제 불가능한 인공우주물체의 추락 상황에서 독자적인 우주물체 추락 예측 정보를 제공하여 검증하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.150-158
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• 2013

국내에서 위성이나 잔해물이 대기권으로 진입하는 상황을 공식적으로 감시한 것은 1983년 1월 23일에 본체가, 동년 2월 7일에 핵연료 코어가 추락한 구 소비에트 연방의 위성 코스모스 1402호의 상황주시를 위해 구)과학기술처가 구성한 추락상황대책반 운영이 최초이다. 이 후에 2001년 대기권에 재진입한 러시아 우주정거장 미르의 폐기대책반이 구)과학기술부 주관으로 한국천문연구원과 한국항공우주연구원 등 관련기관의 지원으로 운영되었고, 2011년 9월 24일에 있었던 미국의 고층대기기상위성인 UARS (Upper Atmosphere Research Satellite)의 추락이 한국천문연구원에 의해서 분석되었다. 빈번해진 폐기위성 및 우주잔해물의 대기권 재진입 상황에 따라 2011년 10월 14일 구)교육과학기술부와 우주 관련 기관인 한국천문연구원과 한국항공연구원의 관련 전문가 그룹이 대책회의를 거쳐서 위성추락상황실을 한국천문연구원 내에 설치하고 한국천문연구원 주관으로 운영하기로 결정하였다. 그 결과 이 위성추락상황실은 2011년 10월에는 독일 뢴트겐 위성, 2012년 1월에는 러시아 화성 탐사선 포브스 그룬트, 2013년 1월에는 러시아 위성 코스모스 1484, 그리고 2013년 11월에는 유럽연합의 측지위성 고체 (GOCE)의 대기권 재진입을 감시, 자료 분석, 관련기관 보고, 언론 자료 배포 및 대국민 상황 전파를 실시하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권9호
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• pp.1519-1528
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• 2004

Atmospheric Re-Entry guidance is divided as longitudinal and lateral. This paper proposes a longitudinal reference trajectory and control law using the inverse dynamics method with pseudospectral Legendre method. Application of this method into Re-Entry problem forces a power of calculation time-reduction due to unnecessary of integration or any iteration as well as sufficient accuracy convergence. The used guidance scheme is time-to-go.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1996년도 Proceedings of the Korea Automatic Control Conference, 11th (KACC); Pohang, Korea; 24-26 Oct. 1996
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• pp.307-310
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• 1996

In this paper, we deal with some numerical analyses of a re-entry vehicle in a 2-dimensional plane as an optimal control problem. To reduce the dynamic load, the heat load and the oscillation in the trajectory, we researched the trajectories in which the load factor or the rate of flight path angle was minimized during re-entry. In addition to that, taking advantage of the monotonous subarc method and the folded time-axis method, we tried to find the heat-less and load-less trajectory with combinations of some sectional functionals so that we can achieve more comfortability.

• 한국정밀공학회지
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• 제17권6호
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• pp.111-118
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• 2000

The design of reference trajectory with respect to drag acceleration is necessary to decelerate from hypersonic speed safely after atmosphere re-entry of space vehicle. The re-entry guidance design involves trajectory optimization, generation of a reference drag acceleration profile with the satisfaction of 6 trajectory constraints during the re-entry flight. This reference drag acceleration profile can be considered as the reference trajectory. The cost function is composed of the accumulated total heating on vehicle due to the reduction of weight. And a regularization is needed to prevent optimal drag profile from varying too fast and achieve realized trajectory. This paper shows the relations between velocity, drag acceleration and altitude in drag acceleration profile, and how to determine the reference trajectory.