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시험용 달 궤도선과 KDSA 및 DSN 간 가시성 분석을 통한 다운링크 용량 연구
Study on Downlink Capacity based on the Visibility Analysis between KPLO and KDSA/DSN 원문보기

한국위성정보통신학회논문지 = Journal of satellite, information and communications, v.11 no.3, 2016년, pp.86 - 91  

김창균 (한국항공우주연구원) ,  전문진 (한국항공우주연구원) ,  이상록 (한국항공우주연구원) ,  임성빈 (한국항공우주연구원)

초록
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한국항공우주연구원은 한국 최초의 달 탐사를 위한 시험용 달 궤도선을 개발하고 있으며, 임무 성공을 위해 다양한 분석을 수행하고 있다. 특히 각 탑재체를 통해 획득된 과학 및 기술 데이터를 지구로 전송하기 위해 통신 성능이 중요한 요소 중의 하나로 판단된다. 본 논문에서는 지상국과 궤도선 간의 가시성 분석을 통해 하루 평균 전송 가능한 다운링크 용량에 대한 연구 내용을 설명하고, 그 결과에 대해 정리하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

KARI(Korea Aerospace Research Institute) has been developing the KPLO(Korea Pathfinder Lunar Orbiter) for Korean first lunar exploration, and analysing various subjects for the mission success. Especially the performance of the communication is one of important factors, because massive scientific an...

주제어

#Lunar Exploration   #KDSA(Korea Deep Space Antenna)   #DSN(Deep Space Network)   #Visibility   #Downlink Capacity  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 시험용 달 궤도선은 달 지형 정보 획득을 위한 고해상도 카메라인 LUTI(Lunar Terrain Imager), 달 표면의 편광 영상 획득을 위한 광시야편광카메라인 PolCam(Wide-angle Polarimetric Camera), 감마선 분석을 통한 달 표면 물질 조사를 위한 감마선분광기인 KGRS(KPLO Gamma Ray Spectrometer), 달의 자기장 측정을 위한 자기장측정기인 KMAG(KPLO Magnetometer), DTN 프로토콜의 시연을 위한 DTNPL(DTN Payload) 등 국내 개발 탑재체와 NASA에서 공모를 통해 선정할 과학 탑재체를 탑재하고, 달 표면에서 100±30 km의 고도를 1년간 선회하면서 달의 지형, 환경, 자원 정보를 획득하는 목적을 갖는다.

가설 설정

  • 그림 7은 STK 시뮬레이션을 통한 2018년 1월 한 달간KDSA, 골드스톤 및 마드리드 안테나의 가시성 분석 결과를 도식화한 것이다. 이 때, KDSA의 앙각은 10도, 통신 성능이 더 좋은 DSN의 앙각은 5도로 설정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가시성 분석이란 무엇인가? 그러나 지구도 약 24시간을 주기로 1회 자전하기 때문에 face-on 상태라고 할지라도 지구상의 특정 지점에서 달을 연속적으로 관측할 수 있는 시간이 제한되며, 같은 이유로 시험용 달 궤도선과 특정 지역의 지상국 간의 통신 가능 시간도 제한된다[4]. 이와 같이 시험용 달 궤도선의 공전, 지구의 자전 및 공전, 지상국의 위치를 모두 고려하여 통신 가능 여부를 파악하는 것을 가시성 분석이라고 정의하며, 시험용 달 궤도선과 지상국이 통신 가능한 기간을 접속이라고 정의한다.
시험용 달 궤도선이 갖는 목적은 무엇인가? 시험용 달 궤도선은 달 지형 정보 획득을 위한 고해상도 카메라인 LUTI(Lunar Terrain Imager), 달 표면의 편광 영상 획득을 위한 광시야편광카메라인 PolCam(Wide-angle Polarimetric Camera), 감마선 분석을 통한 달 표면 물질 조사를 위한 감마선분광기인 KGRS(KPLO Gamma Ray Spectrometer), 달의 자기장 측정을 위한 자기장측정기인KMAG(KPLO Magnetometer), DTN 프로토콜의 시연을 위한 DTNPL(DTN Payload) 등 국내 개발 탑재체와 NASA에서 공모를 통해 선정할 과학 탑재체를 탑재하고, 달 표면에서 100±30 km의 고도를 1년간 선회하면서 달의 지형, 환경,자원 정보를 획득하는 목적을 갖는다. 그림 6은 설계 중인 기본 형상의 초안이며, 궤도선 외부의 각종 탑재체와 태양전지판, 고이득 안테나 등을 확인할 수 있다.
한국항공우주연구원에서 실시한 KDSA와 DSN을 이용한 하루 평균 다운링크 용량의 분석 결과는 무엇인가? 한국항공우주연구원은 시험용 달 궤도선의 개발과 그 임무의 성공을 위해 다양한 분석을 수행하고 있으며, 그 일환으로 KDSA와 DSN을 이용한 하루 평균 다운링크 용량을 분석하였다. 이 분석 결과, KDSA 단독 운영에 비해 DSN 동시 운영 시 2~2.5배의 이득이 발생하는 것을 확인할 수 있었고, 특히 DSN 한 곳만 추가 운영하는 경우 골드스톤보다는 마드리드를 선택하는 것이 더 유리함을 확인할 수 있었다.이와 같은 분석 결과를 바탕으로 앞으로 시험용 달 궤도선의 통신 용량, 대용량 저장 장치의 크기, 탑재체별 할당 통신 용량 등을 산정하는 업무를 수행할 예정이다.
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참고문헌 (7)

  1. 신현진, 김희경, 2016. 7, KPLO System Requirement Review Mechanical System, 한국항공우주연구원. 

  2. 431-OPS-000042 LRO Mission Concept of Operations, NASA Goddard Space Flight Center, Nov. 2006. 

  3. 민승용, 2016. 7, KPLO System Requirement Review Mission Concept of Operations, 한국항공우주연구원. 

  4. 최수진, 김인규, 문상만, 김창균, 류동영, "지구-달 전이궤적 및 임무 궤도에서 궤도선과 지상국의 가시성 분석에 관한 연구," 한국항공우주학회지 제 44권 3호, pp. 218-227, 2016. 

    원문보기 상세보기

  5. https://www.agi.com/products/stk/ 

  6. http://deepspace.jpl.nasa.gov/about/DSNComplexes 

  7. https://www.openstreetmap.org 

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