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문제 정의
- 일반적으로 우주파편에 대한 충돌회피 기동 설계 문제의 경우 랑데부-도킹 문제와 상당부분 유사점을 가지고 있는 점에 착안해서 이러한 랑데부-도킹 문제에서 사용하고 있는 여러 상대운동방정식을 이용해서 충돌회피 기동을 설계해보고자 하며, 그 시작으로 본 논문에서는 CW (Clohessy-Wiltshire) 좌표계에 대한 Hill’s 방정식을 이용한 가장 단순한 충돌회피 기동을 설계해보고자 한다.
- 따라서 본 논문에서는 이러한 충돌회피 기동을 설계하기 위한 수치 최적화 기법을 적용하기 전에 초기값에 대한 정보를 제공해줌으로써 보다 효율을 높이고자 한다. 이를 위해서 충돌회피 기동에 대한 해석적 방법의 설계전략을 제안하고자 한다.
- 2일쯤 384 m까지 근접하며, 이를 Z축 방향과 같이 살펴보면 그림 4에서와 같이 동일시간에 658 m까지 근접하면서 충돌위험을 갖게 된다. 이러한 충돌위험을 경감하기 위해 각 물체에 대한 시뮬레이션 궤도의 초기 조건을 이용해서 충돌회피기동을 설계해 보고자 한다. 이 경우 앞의 식 (7)의 부등식을 이용해서 In-track 방향의 속도증분에 따른 X축 방향의 최소 근접거리를 역으로 계산해보면 그림 5와 같은 결과를 얻을 수 있다.
- 본 논문에서는 그 시작으로 랑데부-도킹 문제에서 주로 사용하고 있는 CW 좌표계의 Hill’s 방정식을 사용하였으며, 이를 통한 비교적 단순한 회피기동 설계를 제안하고 있다.
- 본 논문에서는 우주파편에 대한 충돌회피기동 설계를 위해서 수치해석적 기법의 초기치 설계 혹은 탐색범위에 대한 정보를 제공하기 위해서 상대운동방정식을 이용한 해석적 방법의 충돌회피기동 설계기법을 제시하고 있다. 본 논문에서는 그 시작으로 랑데부-도킹 문제에서 주로 사용하고 있는 CW 좌표계의 Hill’s 방정식을 사용하였으며, 이를 통한 비교적 단순한 회피기동 설계를 제안하고 있다.
- 하지만 Hill’s 방정식의 한계로 인해 실제 위성의 움직임을 정확히 묘사하기 어려우며, 이러한 단점은 고신뢰성을 요구하는 위성의 운영에 바로 적용하기 힘들다는 제한사항을 갖는다. 이러한 부분은 추후 보다 정밀한 궤도묘사 기법을 적용함으로써 개선해야 될 부분이지만, 본 논문은 랑데부-도킹 문제에 사용된 상대운동방정식을 충돌회피기동의 해석적 설계에 도입하여 고신뢰성을 갖는 수치최적화 기법에 대한 초기정보를 제공한 점에서 의의를 갖는다.
가설 설정
- 앞 장에서 설명한 바와 같이 지구로부터 멀리 떨어진 원형 궤도 주위를 돌고 있는 인공위성과 우주파편에 대한 상대운동은 식 (2)를 통해 표현이 가능하다. 일반적인 랑데부-도킹 문제의 경우 목표로 하는 인공위성 혹은 우주물체가 원형궤도를 돌고 있다고 가정하여 이 물체의 궤도를 기준 궤도로 설정한다. 하지만 실제 완전한 원형궤도를 돌고 있는 인공위성은 없기에 본 논문에서는 가상의 완전한 원형궤도를 기준 궤도로 해서 자국의 관심위성 및 충돌위험을 가지고 접근해 오는 우주물체의 상대 운동을 식 (2)를 이용해서 각각 표현하였다.
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