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행성탐사 항행해 결정을 위한 동역학 모델 개발
DYNAMIC MODEL DEVELOPMENT FOR INTERPLANETARY NAVIGATION 원문보기

韓國宇宙科學會誌 = Journal of astronomy & space sciences, v.22 no.4, 2005년, pp.463 - 472  

박은서 (연세대학교 천문우주학과) ,  송영주 (연세대학교 천문우주학과) ,  유성문 (연세대학교 천문우주학과) ,  박상영 (연세대학교 천문우주학과) ,  최규흥 (연세대학교 천문우주학과) ,  윤재철 (한국항공우주연구원) ,  임조령 (한국항공우주연구원) ,  최준민 (한국항공우주연구원) ,  김병교 (한국항공우주연구원)

초록
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본 논문에서는 행성탐사선의 항행해 결정을 위한 동역학 모델을 개발에 대한 내용을 다뤘다. 탐사선이 우주공간을 항행할 때 받는 섭동력으로써, 지구의 비대칭 중력장, 지구의 극축운동, 태양과 달이외의 태양계 행성에 의한 중력, 태양의 의한 상대성효과, 태양복사압 그리고 지구 대기저항에 대한 동역학 모델을 구성하여, 특수섭동론인 코웰 방법에 의거한 탐사선의 궤적 전파기를 개발하였다. 힘 또는 가속도 항으로 표현되는 탐사선의 운동방정식은 아담스 코웰 11차 예측자-수정자 방법에 의해 수치 적분된다. 구성된 전파기를 이용하여 2003년 발사된 화성탐사선인 Mars Express의 실제 임무설계에 사용된 초기궤적요소를 기준으로 임무 궤적을 산출하여 각 섭동력의 영향을 비교해 보았다 이러한 비교는 항행해 결정 시스템의 구성 시 요구 정밀도에 따라 고려해야할 섭동력의 기준을 제시해 주기 때문이다. 또한, 개발된 동역학 모델의 성능시험을 위해 극성 최소 근접거리에서의 위치와 속도를 계산하여 화성 도착여부를 판단하였다. 모의실험을 통해 탐사선의 위치가 화성 작용권구 내에 도달하며 상대속도가 화성에 대한 탈출속도 미만이므로 화성에 포획됨을 확인하였으며, STK(Satellite Tool Kit)를 이용해 산출된 결과와 비교함으로써 본 연구결과가 행성탐사 임무지원에 적합함을 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the dynamic model development for interplanetary navigation has been discussed. The Cowell method for special perturbation theories was employed to develop an interplanetary trajectory propagator including the perturbations due to geopotential, the Earth's dynamic polar motion, the gr...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 동역학 모델은 가속도 형태의 2계 미분방정식으로 표현되며 수치적분에 의해 주어진 초기값을 기준으로 임의의 시각에서의 위치와 속도를 예측할 수 있는 궤적 전파기(Trajectory Propagator)로 독립적으로 사용할 수 있으며, 발사 전 임무설계를 위한 최적궤적산출(Trajectory Optimization) 그리고 관측모델 수립의 기반이 되는 핵심 구성 요소이므로 우선적으로 구성 및 검증되어야 한다. 그러므로 본 연구에서는 향후 한국형 행성탐사 임무에 적용 가능한 임무 궤적의 최적화 연구지원과 항행해 결정 시스템 구성을 위한 정밀 동역학 모델의 독자적 개발 및 검증을 목적으로 한다.
  • 본 논문에서는 미래 우리나라의 행성탐사 임무 우주선의 항행해 결정을 위한 선행연구로써 탐사선의 동역학 모델개발에 대한 내용을 다뤘다. 개발된 동역학 모델을 기반으로 궤적 전파기를 작성하여 동역학 모델을 이루는 각 섭동간의 영향을 상대적으로 비교하였다.
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참고문헌 (16)

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