인공위성 레이저추적 시스템의 성능 및 레이저에 의한 인공위성 광학센서 영향분석 연구 Study on the Tracking Performance Analysis of Satellite Laser Ranging System and Laser Damage of Satellite Optical Sensor원문보기
SLR(Satellite Laser Ranging)은 극초단 펄스 레이저를 이용하여 레이저의 왕복비행 시간을 측정함으로써 인공위성까지 거리를 mm 수준으로 측정하는 기술로 인공위성 정밀궤도결정, 우주측지, 지구물리 및 우주감시 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 한국천문연구원은 우주측지 연구 및 고정밀 궤도결정 기술을 확보하고, 우주감시체계 기반을 마련하기 위해서 2008년부터 SLR 시스템 개발 사업을 추진하여 왔다. SLR 개발 사업은 40cm급 이동형 및 100cm급 고정형 SLR 시스템을 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, 2012년에 국내 최초 독자기술로 이동형 SLR 시스템인 ARGO-M(Accurate Ranging system for Geodetic Observation-Mobile)을 개발하여 현재 시험운영 중에 있다. ARGO-M은 송/수신 광경로가 분리된 구조를 가지며, kHz급 반복률을 가지는 레이저를 이용하여 고도 300∼25,000km 상공의 인공위성에 대해 레이저 추적이 가능하다. ARGO-M은 주·야간 인공위성 레이저 추적이 가능한 시스템이지만 주간 추적은 야간 추적과는 달리 높은 배경 잡음으로 인해서 적절한 공간, 스펙트럼 및 시간 필터를 사용해야 한다. 이 연구에서는 ARGO-M의 시스템 특성 및 사양을 조사하고 ...
SLR(Satellite Laser Ranging)은 극초단 펄스 레이저를 이용하여 레이저의 왕복비행 시간을 측정함으로써 인공위성까지 거리를 mm 수준으로 측정하는 기술로 인공위성 정밀궤도결정, 우주측지, 지구물리 및 우주감시 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 한국천문연구원은 우주측지 연구 및 고정밀 궤도결정 기술을 확보하고, 우주감시체계 기반을 마련하기 위해서 2008년부터 SLR 시스템 개발 사업을 추진하여 왔다. SLR 개발 사업은 40cm급 이동형 및 100cm급 고정형 SLR 시스템을 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, 2012년에 국내 최초 독자기술로 이동형 SLR 시스템인 ARGO-M(Accurate Ranging system for Geodetic Observation-Mobile)을 개발하여 현재 시험운영 중에 있다. ARGO-M은 송/수신 광경로가 분리된 구조를 가지며, kHz급 반복률을 가지는 레이저를 이용하여 고도 300∼25,000km 상공의 인공위성에 대해 레이저 추적이 가능하다. ARGO-M은 주·야간 인공위성 레이저 추적이 가능한 시스템이지만 주간 추적은 야간 추적과는 달리 높은 배경 잡음으로 인해서 적절한 공간, 스펙트럼 및 시간 필터를 사용해야 한다. 이 연구에서는 ARGO-M의 시스템 특성 및 사양을 조사하고 다목적실용위성 5호에 대한 주·야간 레이저 추적 성능 및 신호검출 확률을 분석하였다. 또한 ARGO-M의 성능 검증을 위해서 지상보정 목표물을 이용한 시스템 지연량 분석을 수행하였으며, 전 세계적으로 거리측정 정밀도 잣대로 이용되는 측지 전용위성인 LAGEOS-1 인공위성의 거리측정 정밀도를 분석하였다. 아울러 ARGO-M에 사용되는 고출력 레이저가 인공위성 광학센서에 미치는 영향을 분석하여 나로과학위성을 비롯한 광학 탑제체를 장착한 인공위성에 대해 레이저 추적의 안전성을 제시하였다.
SLR(Satellite Laser Ranging)은 극초단 펄스 레이저를 이용하여 레이저의 왕복비행 시간을 측정함으로써 인공위성까지 거리를 mm 수준으로 측정하는 기술로 인공위성 정밀궤도결정, 우주측지, 지구물리 및 우주감시 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 한국천문연구원은 우주측지 연구 및 고정밀 궤도결정 기술을 확보하고, 우주감시체계 기반을 마련하기 위해서 2008년부터 SLR 시스템 개발 사업을 추진하여 왔다. SLR 개발 사업은 40cm급 이동형 및 100cm급 고정형 SLR 시스템을 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, 2012년에 국내 최초 독자기술로 이동형 SLR 시스템인 ARGO-M(Accurate Ranging system for Geodetic Observation-Mobile)을 개발하여 현재 시험운영 중에 있다. ARGO-M은 송/수신 광경로가 분리된 구조를 가지며, kHz급 반복률을 가지는 레이저를 이용하여 고도 300∼25,000km 상공의 인공위성에 대해 레이저 추적이 가능하다. ARGO-M은 주·야간 인공위성 레이저 추적이 가능한 시스템이지만 주간 추적은 야간 추적과는 달리 높은 배경 잡음으로 인해서 적절한 공간, 스펙트럼 및 시간 필터를 사용해야 한다. 이 연구에서는 ARGO-M의 시스템 특성 및 사양을 조사하고 다목적실용위성 5호에 대한 주·야간 레이저 추적 성능 및 신호검출 확률을 분석하였다. 또한 ARGO-M의 성능 검증을 위해서 지상보정 목표물을 이용한 시스템 지연량 분석을 수행하였으며, 전 세계적으로 거리측정 정밀도 잣대로 이용되는 측지 전용위성인 LAGEOS-1 인공위성의 거리측정 정밀도를 분석하였다. 아울러 ARGO-M에 사용되는 고출력 레이저가 인공위성 광학센서에 미치는 영향을 분석하여 나로과학위성을 비롯한 광학 탑제체를 장착한 인공위성에 대해 레이저 추적의 안전성을 제시하였다.
SLR(Satellite Laser Ranging) measures the two-way flight time of ultra-short laser pulses from a ground station to a satellite with a millimeter ranging accuracy, which has been used for precise orbit determination, space geodesy, earth physics, space situational awareness and so on. KASI(Korea Astr...
SLR(Satellite Laser Ranging) measures the two-way flight time of ultra-short laser pulses from a ground station to a satellite with a millimeter ranging accuracy, which has been used for precise orbit determination, space geodesy, earth physics, space situational awareness and so on. KASI(Korea Astronomy and Space Science Institute) has conducted SLR project since 2008 for the purpose of space geodesy research, technology development of precise orbit determination and basic infrastructure establishment of space situational awareness. The final goal of the project is to develop two SLR systems; mobile and fixed SLR system called ARGO-M(Accurate Ranging System for Geodetic Observation-Mobile) and ARGO-F(ARGO-Fixed), respectively. The ARGO-M has the separate optical path that employs a 40 cm-receiving and 10 cm-transmitting telescopes, but the ARGO-F has the common Coude optical path with a 100cm telescope. The ARGO-M is the first Korean SLR system, which is in the phase of test operation in the KASI headquarter. The ARGO-M uses a high power laser with kHz repetition rate, which is capable of tracking satellites in the range of 300 to 25,000 km altitude. In addition, it is capable of both nighttime and daytime trackings which need spatial, spectral and time filters due to high background noises from the sun. In this study, the characteristics and specifications of the ARGO-M are discussed and its tracking capabilities are also analyzed as well as signal detection probability for KOMPSAT-5 satellite. Further the system delay is investigated through the ground target laser ranging in order to verify the ARGO-M performance. And the laser ranging precision is analyzed using measurement data for LAGEOS-1 satellite which has been used as the standard to evaluate the SLR system. Moreover, the laser damage is analyzed on the satellite optical sensors due to the high power laser applied in the ARGO-M, and then it is shown that the ARGO-M laser does not damage the optical payloads of satellites such as STSAT-3.
SLR(Satellite Laser Ranging) measures the two-way flight time of ultra-short laser pulses from a ground station to a satellite with a millimeter ranging accuracy, which has been used for precise orbit determination, space geodesy, earth physics, space situational awareness and so on. KASI(Korea Astronomy and Space Science Institute) has conducted SLR project since 2008 for the purpose of space geodesy research, technology development of precise orbit determination and basic infrastructure establishment of space situational awareness. The final goal of the project is to develop two SLR systems; mobile and fixed SLR system called ARGO-M(Accurate Ranging System for Geodetic Observation-Mobile) and ARGO-F(ARGO-Fixed), respectively. The ARGO-M has the separate optical path that employs a 40 cm-receiving and 10 cm-transmitting telescopes, but the ARGO-F has the common Coude optical path with a 100cm telescope. The ARGO-M is the first Korean SLR system, which is in the phase of test operation in the KASI headquarter. The ARGO-M uses a high power laser with kHz repetition rate, which is capable of tracking satellites in the range of 300 to 25,000 km altitude. In addition, it is capable of both nighttime and daytime trackings which need spatial, spectral and time filters due to high background noises from the sun. In this study, the characteristics and specifications of the ARGO-M are discussed and its tracking capabilities are also analyzed as well as signal detection probability for KOMPSAT-5 satellite. Further the system delay is investigated through the ground target laser ranging in order to verify the ARGO-M performance. And the laser ranging precision is analyzed using measurement data for LAGEOS-1 satellite which has been used as the standard to evaluate the SLR system. Moreover, the laser damage is analyzed on the satellite optical sensors due to the high power laser applied in the ARGO-M, and then it is shown that the ARGO-M laser does not damage the optical payloads of satellites such as STSAT-3.
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