유성체와 궤도파편에 의한 충돌 확률 및 손상 예측 = Modeling of the space debris collision hazard for satellite in LEO

국문 초록 (Abstract)

현재 지구 저궤도에서는 운용되는 인공위성의 숫자가 증가함에 따라 관련된 파편의 개수가 기하급수적으로 증대되면서 운용 중인 인공위성이 받을 수 있는 손상에 대한 위험도가 증대되고 있다. 본 논문은 우리나라의 독자적인 인공위성 발사 및 운용을 위한 지구 저궤도의 우주폐기물 충돌확률 및 손상예측 모델을 개발하는데 목적이 있다. 모델을 개발하기 위하여 우주폐기물의 충돌이 위성의 임무수행에 미치는 영향을 조사하고 미국 항공우주국 및 유럽우주기관 등에서 개발한 모델에 사용된 다양한 방법을 비교 분석하였으며 이를 통해 우리나라 위성에 맞는 최적의 모델을 개발하였다. 본 논문에서는 개발된 모델을 사용하여 위성의 고도에 따른 유성체 플럭스 및 위성의 고도, 경사각, 발사시각 등에 따른 궤도파편 플럭스, 우주폐기물이 위성에 충돌했을 때의 손상정도를 계산해 보았다. 또한 실제로 운용중인 위성정보를 입력하여 우주폐기물과의 충돌확률과 위성의 주요부위에 우주폐기물이 충돌했을 때의 손상정도에 대한 분석을 수행하였다. 이 모델은 계속해서 최신 현황을 반영함으로써 정확성을 높일 수 있게 개발되었으며 모델의 신뢰성을 확인하기 위하여 미국항공우주국의 ORDEM(Orbital Debris Engineering Models) 결과와 비교하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Space environment is more complexive with increasing number of space objects, and is more hazardous for satellite. As Korea has the development of KOMPSAT 3, it is necessary to model space environment and space debris collision hazard. If loading easily get damaged device of great ingenuity such as optical instrument, a solar battery panel and the surface of heat control equipment are injured by space debris in orbit, the satellite, KOMPSAT 3, would have deathblow of the mission. Because it important to estimate the level of risk by determining the probability that a given target object will collide with currently orbiting objects.The purpose of this study is estimate the space environment and develope the model to analysis of collision hazards at the LEO. For mission planning and safety or mitigation, it is necessary to estimate the level of risk by determining the probability that a given target object will collide with currently orbiting objects.The contents of this study is estimate the space environment and then develope the model to analysis of collision hazards between satellites in LEO. First of all, we study the fundamental concepts and understand the characteristic of space debris. And also we find the source and sink mechanism of space debris, and study models of foreign research institution, such as NASA(National Aeromautics and Spacd Administration) and ESA(European Space Agency). The developed model can provide the space debris flux according to size. Also the model brings out the analysis based on the Poisson probability distribution and kinetic theory of gases for the assessment of collision probability. Finally, the algorithm estimates space environment in LEO, collision probability and the level of risk due to space debris and meteoroid. This model can be calculated for a given satellite at KOMPSAT 3.Using the developed model at this study, we can have a technical foundation improving the confidence at the accomplishment of space mission. We can derive space debris environment and its collision hazard for satellites in LEO. These results can be a efficient trial to construct a long-term domestic technical space infra-structure.