• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• 제26권2호
• /
• pp.171-186
• /
• 2009

이 연구에서는 미래 한국의 달 탐사에 대비, 지구-달 천이궤적을 설계하고 분석하였다. 궤적 설계는 최소연료로 지구 주차궤도에서부터 달 임무궤도까지 도달하는 모든 단계에 대해서 실시하였으며 미래 한국의 달 탐사 개발 계획에 실질적인 도움이 되기 위해 2017년, 2020년, 2022년으로 각각 나누어 설계를 하였다. 탐사선의 운동방정식의 구현을 위하여 태양, 지구, 달의 중력에 의한 섭동력이 포함된 N체 운동 방정식을 사용하였으며 보다 실질적인 우주환경의 모사를 위하여 지구의 비대칭 중력장(Geopotential), 태양 복사압(Solar radiation pressure) 그리고 달의 J2 섭동에 의한 영향도 고려하였다. 임무 설계를 위해 가정된 추력은 순간 추력(Impulsive thrust)으로 가정하였으며 발사체의 성능은 현재 개발 예정인 KSLV-2로 가정하였다. 미래 한국의 가상 달 탐사선이 지구-달 천이 궤적(Trans Lunar trajectory)에 진입하는 방법으로는 지구 주차 궤도에서 직접 진입 하는 방법과 여러번의 타원 중개 궤도를 거친 후 지구-달 천이 궤적으로 진입하는 방법을 모두 이용하였다. 아울러 TLI(Trans Lunar Injection) 기동시 탐사선의 대전 지상국에서의 가시성에 따른 기동의 크기에 대한 영향이 분석되었다. 이 연구를 통한 임무 설계 결과는 달 탐사 임무 설계를 위한 발사 가능 시기(launch opportunity), 성공적인 임무 수행을 위한 임무 단계별 최적의 기동량 및 해당 궤도의 특성 그리고 다양한 임무 파라미터등의 해석을 포함하고 있다. 임무 설계 결과, 미래 한국이 쏘아 올릴 수 있는 달 탐사선의 전체 질량은 해당 임무의 수행시기 보다는 초기 지구 출발 궤도의 초기 고도와 발사제의 초기 궤도 투입 성능에 따라 더욱 크게 좌우됨을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.208-216
• /
• 2014

달 탐사 미션 수행을 위한 지상국은 달 궤도선과 착륙선의 상태 정보 및 관측한 센서 데이터를 수신할 수 있어야 한다. 이러한 지상 시스템 개발 초기 단계에서는 정확한 링크 파라미터에 의한 링크 분석을 통해 지상 안테나의 크기 및 시스템 잡음 성능이 도출되어야 한다. 한편, 지상 안테나가 달 궤도선과 착륙선과 통신을 할 경우에 달을 지향하게 되고, 이 때 달은 자체 밝기에 의해 안테나의 수신 성능을 열화 시키는 잡음으로써 동작한다. 본 논문에서는 안테나가 달을 지향할 때 발생되는 수신 성능 열화에 대한 분석 결과를 제시한다. 결과 검증을 위해 달에 의한 안테나 잡음 온도를 우선 계산 한 후에 이를 본 논문에서 제안하는 시험 방식의 결과와 비교하였고, 그 결과는 허용 오차 수준에서 일치함을 확인하였다. 이는 달에 의한 안테나 잡음 온도의 계산 방식이 정당함을 검증한 것이므로 이 방식을 통하여 다양한 주파수와 안테나의 크기에 따른 달 탐사 지상 안테나의 수신 열화 분석을 수행할 수 있었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• 제37권3호
• /
• pp.199-208
• /
• 2020

This paper presents a kinematic ephemeris generator for Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) and its performance test results. The kinematic ephemeris generator consists of a ground ephemeris compressor and an onboard ephemeris calculator. The ground ephemeris compressor has to compress desired orbit propagation data by using an interpolation method in a ground system. The onboard ephemeris calculator can generate spacecraft ephemeris and the Sun/Moon ephemeris in onboard computer of the KPLO. Among many interpolation methods, polynomial interpolation with uniform node, Chebyshev interpolation, Hermite interpolation are tested for their performances. As a result of the test, it is shown that all the methods have some cases that meet requirements but there are some performance differences. It is also confirmed that, the Chebyshev interpolation shows better performance than other methods for spacecraft ephemeris generation, and the polynomial interpolation with uniform nodes yields good performance for the Sun/Moon ephemeris generation. Based on these results, a Kinematic ephemeris generator is developed for the KPLO mission. Then, the developed ephemeris generator can find an approximating function using interpolation method considering the size and accuracy of the data to be transmitted.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제43권11호
• /
• pp.984-997
• /
• 2015

달 착륙선과 탐사 로버로 구성된 창어 3호는 2013년 12월 1일 시창 위성 발사 센터에서 장정 3B 발사체를 이용하여 발사되었다. 약 5일의 직접 전이궤적을 지나 달 궤도에 진입한 창어 3호는 달의 공전궤도에서 약 8일간 머무르다가 달 표면에 성공적으로 착륙하였다. 창어 3호의 성공적인 착륙은 한국의 달 탐사선 개발이 예정된 상황에서 향후 필요한 서브시스템의 기술 등을 분석하고, 발사에서 달 착륙까지의 궤적 및 운영 시퀀스 등을 도출하는데 많은 도움이 된다. 따라서 해외 언론에서 공지된 발사 현황을 바탕으로 창어 3호의 형상 및 전반적인 임무내용을 분석하고 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 경계조건을 이용하여 제어변수를 추정 및 수렴값을 도출하여 착륙선의 전반적인 궤적을 생성하였다. 또한 이를 기반으로 교신 현황 및 식 현상을 분석하여 교신 및 전력충전이 양호함을 확인하였으며, 속도증분(${\Delta}V$)을 이용하여 비추력에 따른 착륙선의 여유 질량을 도출하였다.

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

• 우주기술과 응용
• /
• 제1권3호
• /
• pp.375-395
• /
• 2021

우리나라는 2022년 8월 시험용 달 궤도선을 처음으로 달에 보낼 계획이다. 그리고 제3차 우주개발 진흥 기본계획을 통해서 밝힌 바에 따르면 이후 2030년 이전까지는 달 착륙선을 달에 보낸다는 계획이다. 달 착륙지역 선정에는 착륙선의 임무에 따라 적합한 착륙 지역이 달라질 수 있으며, 따라서 성공적인 달 탐사임무 설계를 위해서는 달 착륙지역에 대한 사전 연구가 반드시 필요하다. 본 논문에서는 2018년 NASA 워크숍에서 제안한 주요 달 착륙 후보지역에 대한 자료를 바탕으로 NASA의 MoonTrek을 이용하여 14개 제안 지역중 주요 지역의 특성을 분석하였다. 그리고 이런 지역이 향후 어떠한 달 착륙 임무에 적합한지 알아보았다. 또한 최근 달 착륙 국가들의 달 착륙 지역과 아르테미스(Artemis) 계획을 통해 달 남극의 중요성에 대해서도 알아 보았다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• 제33권4호
• /
• pp.323-333
• /
• 2016

In this study, the uncertainty requirements for orbit, attitude, and burn performance were estimated and analyzed for the execution of the $1^{st}$ lunar orbit insertion (LOI) maneuver of the Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) mission. During the early design phase of the system, associate analysis is an essential design factor as the $1^{st}$ LOI maneuver is the largest burn that utilizes the onboard propulsion system; the success of the lunar capture is directly affected by the performance achieved. For the analysis, the spacecraft is assumed to have already approached the periselene with a hyperbolic arrival trajectory around the moon. In addition, diverse arrival conditions and mission constraints were considered, such as varying periselene approach velocity, altitude, and orbital period of the capture orbit after execution of the $1^{st}$ LOI maneuver. The current analysis assumed an impulsive LOI maneuver, and two-body equations of motion were adapted to simplify the problem for a preliminary analysis. Monte Carlo simulations were performed for the statistical analysis to analyze diverse uncertainties that might arise at the moment when the maneuver is executed. As a result, three major requirements were analyzed and estimated for the early design phase. First, the minimum requirements were estimated for the burn performance to be captured around the moon. Second, the requirements for orbit, attitude, and maneuver burn performances were simultaneously estimated and analyzed to maintain the $1^{st}$ elliptical orbit achieved around the moon within the specified orbital period. Finally, the dispersion requirements on the B-plane aiming at target points to meet the target insertion goal were analyzed and can be utilized as reference target guidelines for a mid-course correction (MCC) maneuver during the transfer. More detailed system requirements for the KPLO mission, particularly for the spacecraft bus itself and for the flight dynamics subsystem at the ground control center, are expected to be prepared and established based on the current results, including a contingency trajectory design plan.

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

• 천문학회지
• /
• 제38권2호
• /
• pp.311-314
• /
• 2005

We report the current status of Japanese lunar exploration SELENE (SELenological and ENgineering Explorer). As of the end of 2004, scientific instruments onboard the Main Orbiter are under final checkout before they are provided to the proto-flight-model (PFM) integration test. Also, we present the future perspectives of the lunar based instruments and facilities. 'In-situ Lunar Orientation Mea-surement (ILOM)' experiment measures the lunar rotation with high accuracy by tracking stars on the Moon with a small photo-zenith-tube type optical telescope. A basic idea of a radio telescope array of very low frequency range on the lunar far-side is also mentioned.

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