Velocity Loss Due to Atmospheric Drag and Orbit Lifetime Estimation

항력에 의한 속도 손실 및 궤도 수명 예측

Atmospheric drag is the most significant factor effecting the low Earth satellites under the altitude of 800 km Although the atmospheric density of the low Earth orbit is very low compared to that of the sea level, the accumulated effect of the atmospheric drag slowly lowers the satellite velocity at the perigee. Decrease in velocity at perigee directly causes decrease in altitude at apogee which changes the eccentricity of the orbit. The orbit finally reaches a circular orbit before reentering the Earth. This paper states the methods of calculating the atmospheric drag and the lifetime of the satellite. The lifetime of the kick motor and the satellites which will be used on KSLV-L are calculated by Satellite Tool Kit.

고도 800km 이내의 저궤도 위성에 가장 큰 영향을 주는 요소는 지구 대기 항력이다. 지구 저궤도의 대기 밀도는 해수면의 대기 밀도에 비하여 매우 낮지만 항력에 의한 영향이 매 주기 마다 누적되면서 근지점에서 속도가 점진적으로 줄어든다. 근지점에서의 속도 감소는 곧바로 원지점의 고도 감소를 가져오게 되고 이심률이 작아지면서 최종적으로 원궤도로 바뀌게 된다. 본 논문에서는 이러한 대기 항력 및 수명 계산 방법에 대하여 기술하였다. 또한 항력의 크기를 결정하는 대기 밀도에 관해서 알아보고 KSLV-I에 사용될 킥모터와 위성의 수명을 Satellite Tool Kit 프로그램으로 계산하였다.