딥러닝을 이용한 달 크레이터 탐지

서행자,김동영,박상민,최명진,Seo, Haingja,Kim, Dongyoung,Park, Sang-Min,Choi, Myungjin 한국우주과학회 2021 우주기술과 응용 Vol.1 No.1

태양계 천체 탐사는 다양한 탑재체를 통해 이루어지고 있고, 그에 따라 많은 연구 결과들이 나오고 있다. 우리는 태양계 천체 연구의 한 방법으로 딥러닝 적용을 시도해 보았다. 지구 관측 위성 자료와 다르게 태양계 천체 자료들은 천체들에 따라 탐사선에 따라 각 탐사선의 탑재체에 따라 그 자료의 형태가 매우 다르다. 그래서 학습시킨 모델로 다양한 자료에 적용이 어려울 수 있지만 사람에 의한 오류를 줄이거나, 놓치는 부분들을 보완해 줄 수 있을 것이라고 기대한다. 우리는 달 표면의 크레이터를 탐지하는 모델을 구현해 보았다. Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) 영상과 제공하는 shapefile을 입력값으로 하여 모델을 만들었고, 이를 달 표면 영상에 적용하여 보았다. 결과가 만족스럽지는 못했지만 이후 이미지 전처리와 모델 수정 작업을 통해 최종적으로는 ShadowCam에 의해 획득되는 달의 영구음영지역 영상에 적용할 예정이다. 이 외에도 달 표면과 비슷한 형태를 가진 세레스와 수성에 적용을 시도하여 딥러닝이 태양계 천체 연구에 또 다른 방법임을 시사하고자 한다. The exploration of the solar system is carried out through various payloads, and accordingly, many research results are emerging. We tried to apply deep-learning as a method of studying the bodies of solar system. Unlike Earth observation satellite data, the data of solar system differ greatly from celestial bodies to probes and to payloads of each probe. Therefore, it may be difficult to apply it to various data with the deep-learning model, but we expect that it will be able to reduce human errors or compensate for missing parts. We have implemented a model that detects craters on the lunar surface. A model was created using the Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) image and the provided shapefile as input values, and applied to the lunar surface image. Although the result was not satisfactory, it will be applied to the image of the permanently shadow regions of the Moon, which is finally acquired by ShadowCam through image pre-processing and model modification. In addition, by attempting to apply it to Ceres and Mercury, which have similar the lunar surface, it is intended to suggest that deep-learning is another method for the study of the solar system.

Analysis of landing site for lander and rover on Moon and Mars

서행자,김어진,김주현,이주희,최기혁,심은섭,Seo, Haingja,Kim, Eojin,Kim, Joo Hyeon,Lee, Joo Hee,Choi, Gihyuk,Sim, Eun-Sup 한국천문학회 2012 天文學會報 Vol.37 No.2

Moon and Mars have been explored by landers and rovers. Apollo missions landed five times on Lunar surface, and various rovers, including Curiosity landed and explored Mars. The selection of landing site have to be considered engineering and scientific side: the landing site to be available to land stably? the obstacle is not around the rover such as rocks and pothole? the landing site is valuable with scientific? And then landing site have to be the place which is satisfied two objects. We search the information about landing sites of Moon and Mars, and compile the conditions of landing sites. We expect that these data are useful when the landing site of Moon or Mars for Korean mission is selected.

달 착륙지 선정의 해외 사례 분석

서행자(Seo, Haingja),김어진(Kim, Eojin),김주현(Kim, Joo Hyeon),이주희(Lee, Joo Hee),최기혁(Choi, Gihyuk),심은섭(Sim, Eun-Sup) 한국항공우주연구원 2012 항공우주산업기술동향 Vol.10 No.2

달에 착륙선 및 로버를 보낼 때 중요시 되는 문제가 착륙지 선정이다. 달 탐사의 목적이 무엇인지에 따라 착륙지의 위치가 달라지기 때문이다. 달 탐사의 과학적 목적에 부합하는 몇 개의 지점을 후보지로 선정한 후, 기술적인 면을 고려하여 최종 선정지가 결정된다. 본 연구는 기존에 해외에서 수행되었던 착륙선 및 로버들이 착륙한 착륙지의 지형적 특징을 살펴보고, 이들이 과학적 임무와 어떤 연관성이 있는지를 분석하였다. 본 연구의 자료는 향후 국내 기술력으로 달 착륙선 및 로버를 보낼 때 기초 자료로서 활용가능할 뿐만아니라, 2020년에 계획되어 있는 달 궤도선의 과학적 임무를 결정하는데 있어서도 적용할 수 있을 것이라고 기대한다. The selection of lunar landing site is very important problem, when lander or rover is planned to launch. The science goals of lunar exploration wield strong influence for selection of landing site. Several locations according with science goals are considered as candidated landing sites. And then the technically stable location of them is selected as final landing site. In this paper the feature of landing site is investigated according to scientific object in the past missions. And in this paper, the candidate landing sites are considered on the basis of domestic lunar research group. We expect that this research is useful when lunar landing site is selected for Korean mission. And this paper is expected to be applied the selection of science mission for Korean lunar orbiter on 2020.

달 착륙 후보지에 대한 지형학적 정밀 분석

서행자(Seo, Haingja),김어진(Kim, Eojin),국봉재(Kuk, Bong Jae),김주현(Kim, Joo Hyeon),손승희(Son, Seunghee),이주희(Lee, Joo Hee) 한국항공우주연구원 2014 항공우주산업기술동향 Vol.12 No.1

달 착륙지를 선정함에 있어서 첫 번째 순서는 과학 임무를 선정하는 것이고, 과학 임무에 따른 착륙 후보지를 파악하는 것이다. 그리고 최종적으로 고려되는 부분이 바로 착륙선의 안정적인 착륙이다. 안전한 착륙지를 선별하기 위해서는 후보 착륙지들의 표토 상태 및 3차원 지형도가 완벽하게 파악되어 있어야 한다. 본 연구에서는 기존의 후보 착륙지로 거론된 지역에 대해 크레이터의 분포, 크기, 높이에 대한 정보를 이용하여 지형 특징을 분석하였다. LRO에 탑재된 LROC의 협시야 카메라(NAC)는 공간 분해능이 50cm 정도로 매우 정밀한 영상을 제공하고 있다. 또한 협시야 카메라가 관측하지 못한 영역에 대해서는 75m의 공간 분해능을 가진 광시야 카메라(WAC)가 촬영한 달 표면 영상을 활ㄹ용하여 후보 착륙지들의 지형을 분석할 수 있다. 지형물들의 고도 정보는 LRO에 탑재된 공간 분해능 1° 를 가진 LOLA 관측 자료에 의해 획득되었다. 후보 착륙지들의 3차원 지형 정보들은 향후 달 착륙선의 안전성을 고려한 착륙지 선정시에 유용한 정보로 활용될 수 있다. When lunar lander mission carry out, the priority is selection of science mission and reasonable candidate landing sites are selected. And then final landing site is decided on considering safe and stable landing. Candidated landing sites have to been understood about 3D topography and condition of regolith for finding flat landing site. Narrow Angle Camera and Wide Angle Camera of LROC on LRO obtained lunar image with 50cm resolution and 75m resolution, respectively. And elevation information of structure is abtained LOLA on LRO with 1 degree resolution. In this paper, the distribution, size, and rim height of crater in candidate landing site were analyzed. We expect that the information of lunar topography is very useful for safe and stable landing.

우주탐사선용 중적외선 분광기를 이용한 행성 및 달의 연구 사례 분석

서행자(Seo, Haingja),김어진(Kim, Eojin),김주현(Kim, Joo Hyeon),이주희(Lee, Joo Hee) 한국항공우주연구원 2013 항공우주산업기술동향 Vol.11 No.2

스스로 빛을 낼 수 없는 태양계 천체를 관측하는 도구로서 적외선은 매우 강력한 관측 방법이다. 그 중에서도 특히 분광 관측은 천체의 구성 물질, 나이, 생성 과정 및 진화 등 물리-화학적인 특성을 결정지을 수 있는 정보를 제공한다. 본 연구에서 개발 중인 중적외선 분광기는 3~5 micron 영역의 파장대역을 가지고 있다. 이 영역은 화성 대기 운동에 영향을 주는 먼지를 감시할 수 있고, 달에서의 물 존재 가능성을 확인할 수 있는 관측 영역이다. 또한 태양계 천체를 구성하는 물질들의 많은 분자들이 이 파장대 영역에서 발견되고 있기 때문에 연구 가치 높은 영역이다. 본 연구는 기존 탐사선들에 탑재된 중적외선 분광기에 의해 획득된 자료에 의한 연구 내용을 살펴보고, 본 과제에서 개발 중인 중적외선 분광기 지상모델의 과학 임무를 도출하였다. The infrared observation is a very powerful method as an observation tool for solar system objects which are not able to shine by themselves. Spectral observation, in particular, give the informations of objects about compositions, ages, origins, evolution, and physical and chemical properties. The spectrometer which is developing in this project has 3~5 micron wavelength. The observated data with this wavelength is very useful for dust monitoring of the Mars, and for searching water in the Moon. And many molecules that make up the solar system objects can be found by using this wavelength. This paper is a case study for scientific instruments that has been flown on space explorer, and key science mission requirements are dived for ground model of mid-IR spectrometer.

화성 먼지 폭풍의 공간적 분포와 발생시기 분석 연구

서행자(Haingja Seo),김어진(Eojin Kim),김주현(Joo Hyeon Kim),이주희(Joo Hee Lee) 한국항공우주연구원 2013 항공우주기술 Vol.12 No.2

화성은 국지적인 강한 바람과 그 바람에 의해 표면의 먼지들이 솟아오르는 현상들을 가지고 있다. 대기 순환과 먼지 상승은 서로 관계가 있다고는 알려져 있지만, 먼지 상승의 역학적 원인은 명확하게 밝혀진 것은 없다. 먼지 폭풍은 히말라야 산 높이까지 상승하는 매우 강한 상승 기류인데 이런 기류들은 탐사선이 착륙할 때 또는 로버가 탐사를 수행할 때 피해야 할 위험 요소이다. 본 연구에서는 대기 순환과 관련된 먼저 폭풍의 발생 시기와 발생 지역 분포에 대해 조사하였다. 대기 순환의 원천적인 에너지는 태양이기 때문에 먼지 폭풍의 발생 시기와 화성의 계절에 대해 분석하였고, 최종적으로는 발생 시기와 발생 지역의 공간 분포의 관계를 지도로 작성하였다. 이 자료를 토대로 화성 먼지 폭풍의 발생이 빈번하지 않은 지역과 시기를 예측할 수 있다. 향후 이 자료는 국내 자력으로 화성 착륙선을 보낼 때 착륙시기와 관계하여 발사시점 및 착륙지점을 선정하는데 있어서 결정적인 역할을 할 것이라고 기대한다. Local dust storm and lifting to dust frequently occurs in Mars. But it is known to lift dust is associated with atmospheric circulation, the cause of dust lifting is not find yet. The height of dust storm is more than the Himalayas, and the large size dust storm covers half of hemisphere or hemisphere. The kind of dust storm is risk factor to land and to carry out a mission. In this paper, we carry out analysis on the season and place of dust storm, and construct a map with the place of dust storm. We expect that the season and place of dust storm are able to be predicted with being based on the results. And this paper can be utilized as preliminary for selection of landing site and time of launching and landing.

Analysis of Martian topside ionospheric data obtained from Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding onboard Mars Express

김어진,서행자,김주현,이주희,최기혁,심은섭,Kim, Eojin,Seo, Haingja,Kim, Joo Hyeon,Lee, Joo Hee,Choi, Gihyuk,Sim, Eun-Sup 한국천문학회 2012 天文學會報 Vol.37 No.2

The upper ionosphere of Mars has been explored by many spacecraft like Mariners, Mars, Viking, and recently by MGS and MEX. MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding) aboard Mars Express Orbiter is operating from August 2005. MARSIS provides topside ionospheric traces, of which yield electron density profiles for altitudes above the primary ionospheric peak. A large amounts of data is useful for investigation of the Martian ionospheric environments under the changing conditions like solar activity, seasons, and solar zenith angle. We studied the characteristics of the Martian ionosphere through analysis of MARSIS data in the various conditions. We expect that our results contribute for understanding of the Martian ionospheric environment.

달 및 행성탐사선의 과학임무용 분광탑재체 개발동향

김주현(Kim, Joo Hyeon),서행자(Seo, Haingja),김어진(Kim, Eojin),이주희(Lee, Joo Hee) 한국항공우주연구원 2013 항공우주산업기술동향 Vol.11 No.1

1950년대부터 미국과 구 소련에 의해서 시작된 달 탐사는 현재 인도, 일본, 중국 등에 의해서도 이루어지고 있다. 이들 나라에 의해서 수행되고 있는 달 탐사 과학임무는 감마선부터 전파영역까지 대부분의 파장영역에서 이루어지고 있다. 이 중 3~5 ㎛ 파장영역을 대상 파장으로 하는 중적외선 분광탑재체의 경우 지구를 비롯하여 화성, 목성과 위성, 토성과 위성, 혜성 등 대기가 있는 천체에 대해서 탐사를 수행한 바가 적잖게 있으나, 달, 수성, 소행성과 같이 대기가 없는 천체를 탐사한 경우는 매우 드물다. 특히, 달 탐사를 목적으로 하는 중적외선 분광탑재체는 개발된 바가 없으며, 우리나라의 경우 지구관측위성을 포함한 우주에서 운용하기 위한 목적으로 개발된 중적외선 분광탑재체는 전무한 상태이다. 그러므로 달 탐사를 시작으로 화성, 소행성 등 심우주 탐사까지 확장될 우리나라 우주탐사에 있어서 행성과 위성들의 지질과 대기 분석에 있어서 유용성이 큰 중적외선 분광탑재체의 개발은 반드시 필요하다고 할 수 있다. Lunar explorations had been implemented by the United States and the Soviet Union since 1950s, and additionally have implemented by India, Japan, and China as well as the United States since the 21st century. The scientific missions for lunar explorations by the countries have performed in most wavelengths from gamma ray to radio. However the Moon, Mercury and asteroids have never been explored with any MWIR (Mid-Wavelength InfraRed ; esp. 3~5 microns) instrument even though some planetary objects with atmosphere, like Mars, Jovian planets and their satellites, and comets, have been explored in MWIR. In particular, there is not any MWIR spectrometer as a science payload for korean space exploration. Therefore it is necessary to develop a MWIR spectrometer for korean lunar and future planetary explorations.

달 및 행성탐사 과학임무 기반 중적외선 분광기 사양분석

김어진(Eojin Kim),서행자(Haingja Seo),김주현(Joo Hyeon Kim),이주희(Joo Hee Lee) 한국항공우주연구원 2013 항공우주산업기술동향 Vol.11 No.2

달 및 행성탐사선에 탑재된 적외선 분광기는 태양계 행성들의 지표 및 대기 성분 관측을 위해 널리 활용되고 있다. 적외선 분광기 관측 영역 중 3-5 ㎛ 파장 대에서는 행성의 지표 및 대기에 존재하는 물(얼음), 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄, 중수와 같은 여러 성분의 분광선 관측이 가능하다. 3-5 ㎛ 파장대역을 관측한 해외 탐사선 탑재체 사례로는 화성의 경우 마스익스프레스에 탑재된 OMEGA와 PFS, MRO 탑사선의 CRISM, 토성 탐사선 카시니의 VIMS, 소천체 탐사선 ROSETTA의 VIRTIS와 딥임펙트의 HRI-IR 등이 해당된다. 3-5㎛ 파장대역의 분광기는 국내에서 개발 사례가 없으며 해외에서도 달 탐사선에 탑재된 바가 없어 달 얼음과 관련된 다른 파장대역의 자료와 상호보완이 가능한 자료를 제공할 것으로 기대된다. 본 연구에서는 달 및 행성탐사를 위한 3-5 ㎛ 파장 영역을 탐사하는 적외선 분광기의 요구사양을 그 과학임무에 비추어 제안하고자 한다. In this paper we analyzed the specifications of the Mid-wavelength infrared spectrometers onboard the lunar and planetary missions. Infrared spectrometers onboard lunar and planetary missions have used practically for the observation of surface and atmospheric compositions of planets. In particular it is possible to detect H2O(ice), CO2, CH4, HDO spectrum in the range of 3-5 micrometer. OMEGA and PFS onboard Mars Express and CRISM onboard MRO for Martian exploration and VIMS onboard Cassini, VIRTIS onboard ROSETTA, HRI-IR onboard Deep Impact are the examples of mid-wavelength infrared spectroscopic payload. 3-5 ㎛ wavelength spectrometer hasn"t developed yet in Korea and performed onboard lunar orbiter so these spectroscopic measurements will be a complementary to the near-infrared observations of past lunar missions. In this study we propose the requirements and specifications of the mid-wavelength infrared spectrometer according to the scientific purpose.

화성 전리층 관측 탑재체 성능 분석

김어진(Eojin Kim),서행자(Haingja Seo),김주현(Joo Hyeon Kim),이주희(Joo-hee Lee) 한국항공우주연구원 2013 항공우주기술 Vol.12 No.1

태양계 내에서 지구와 가장 흡사한 환경을 가진 화성은 향후 인류의 정착을 목적으로 이에 필요한 화성 환경 연구가 꾸준히 이루어지고 있다. 낮 시간 화성 전리층은 전파의 반사를 통해 착륙선과 로버의 지상-지상 통신에 활용될 수 있다. 또한 화성 전리층 정보는 화성의 물 및 대기 진화와 연관된 정보를 제공한다. 이런 정보들은 전파통신 및 기후 연구에 활용된다. 화성 전리층은 화성탐사 초기의 Mariner, Mars, Viking 시리즈와 최근의 Mars Global Surveyor의 전파엄폐 방식으로 주로 관측되었으며 Mars Express에는 전파엄폐방식 기기 외에도 저주파 레이더, 플라즈마 분석기가 탑재되었고 Viking Lander의 현장측정 자료가 활용되어 왔다. 본 연구는 국내 우주탐사 기반기술 확보를 위해 탐사선 통신에 영향을 줄 화성 전리층의 관측기기 선정에 대비하여 해외사례를 분석하였다. In solar system, Mars which has the most similar environment with the Earth has been steadily studied for the purpose of habitable environment for the future manned exploration and settlement. During the daytime, Martian ionosphere can be used for the ground-ground communications between lander and rover through the reflection of the radio wave from ionosphere. In addition, researches about Martian ionosphere provide the link of revolution of water and atmosphere. Martian ionospheric observations were performed by the occultation experiments onboard Mariner, Mars, Viking series during early Martian explorations as well as recent Mars Global Surveyor. Low frequency radar and plasma analyzer are on board Mars Express and Viking-1, 2 lander obtained the only vertical plasma density profile during their entry phase. In this paper, we studied the characteristics of scientific payloads observing Martian ionosphere and then analyzed the usability of ionospheric research according to the communication and climate on Mars.