Korea Astronomy and Space science Institute (KASI) partnered with the Australian National University (ANU) to develop the adaptive optics (AO) system at the Geochang observatory with a 100 cm optical telescope for multiple applications, including space geodesy, space situational awareness and Korean space missions. The AO system is designed to get high resolution images of space objects with lower magnitude than 10 by using themselves as a natural guide star, and achieve a Strehl ratio larger than 20% in the environment of good seeing with a fried parameter of 12-15 cm. It will provide the imaging of space objects up to 1,000 km as well as its information including size, shape and orientation to improve its orbit prediction precision for collision avoidance between active satellites and space debris. In this paper, we address not only the design of AO system, but also analyze the images of stellar objects. It is also demonstrated that the AO System is achievable to a near diffraction limited full width at half maximum (FWHM) by analyzing stellar images.

이 연구에서는 선박에 설치한 GNSS(Global Navigation Satellite System) 관측시스템 자료를 사용해 전리권 전자밀도(total electron content, TEC)를 산출하고 지상 GNSS 자료에서 산출한 TEC와 비교하여 결과를 검증하였다. GNSS는 24시간 관측할 수 있고 비용이 상대적으로 저렴하며 설치가 쉬워 전리권의 변화를 감시하는데 좋은 관측시스템이다. 그러나 대부분의 GNSS 관측소가 육지에 있어 바다에서 관측한 정보가 부족한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 한국해양과학기술원에서 운영하는 연구실험선 '이사부호'에 GNSS 관측시스템을 설치해 전리권 전자밀도를 산출하는 실험을 진행하였다. 2021년 7월 30일부터 8월 24일까지 수집한 GNSS 자료를 사용해 TEC를 산출하였고, 예상된 전리권 일변화와 위도에 따른 특성을 확인하였다. 또한, 인근 지상 GNSS 자료를 사용하여 산출한 TEC과 비교해 비슷한 변화경향이 나타남을 확인하였다. 이 초기 결과를 바탕으로 장기간 수집한 자료를 사용해 전리권 특성을 연구하고 전리권 감시에 활용할 수 있는지 분석할 예정이다.

이 논문에서는 2024 년 5 월에 일어난 지자기 폭풍 동안 한반도 주변에 나타난 다양한 전리권과 고층대기 교란을 살펴본다. 대규모 태양 폭발로 일어난 이번 지자기 폭풍은 21년 만에 발생한 G5 등급으로, 우리나라에서도 오로라가 보일만큼 전 지구적으로 극심한 우주 환경 변화를 가져왔다. 한국천문연구원은 국내에서 수집한 GNSS(Global Navigation Satellite System) 자료로부터 전리권 총 전자량(total electron content, TEC)을 산출해 대한민국 상공의 전리권 변화를 감시하고, 전리권에 의한 위성항법 신호 교란을 직접 확인할 수 있는 GNSS 신틸레이션 관측소를 국내·외 5곳에 설치해 운영 중이다. 이번 지자기 폭풍 동안 대한민국 상공의 TEC 는 큰 변화를 겪었다. 밤에는 TEC 증가와 강한 신틸레이션이 일어났고, 다음날 낮에는 TEC가 평소보다 70% 이상 감소하였는데, 이는 11년 태양 활동 주기 중 한두 번 꼴로 나타나는 드문 현상이다. 낮에 일어난 TEC 감소는 열권 구성 성분 변화와 관련이 있지만, 밤에 일어난 TEC 증가와 신틸레이션의 원인은 아직 명확하지 않아 추가 분석이 필요하다.

이 연구는 헬륨풍선을 사용하여 한반도 전라북도 상공 대기층의 오존 밀도를 측정하고 높이 척도를 기반으로 대기 밀도의 변화를 분석하는 실험을 다룬다. 실험에서는 아두이노 Uno를 사용하여 데이터를 수집하고 MQ131 센서를 통해 오존 밀도를 측정했다. 또한 BMP280 센서를 사용하여 온도 및 대기 압력을 다양한 고도에서 측정했다. 실험 결과, 한반도 상공 대기의 높이 척도는 6,828.30 m로 나타났으며, 이를 기반으로 대기 밀도의 감소 패턴을 확인했다. 또한, 측정된 오존 수준의 그래프를 분석하여 8 km에서 9 km 고도 사이에서 오존 수준이 급격히 감소하는 현상이 관찰되었다. 이러한 결과들은 대기 환경 및 오존 밀도 변화를 이해하고 환경 모니터링에 중요한 정보를 제공할 수 있다.

행성 탐사를 포함한 우주에서의 다양한 임무를 수행하기 위해 인공위성의 궤도상에서의 실시간 위치 추정은 임무 수행 성공률과 직결되기 때문에 매우 중요한 요소이다. 이러한 위성 자율항법을 위한 연구로써 본 논문에서는 별 추적기 2대를 기반으로 별센서 알고리즘을 활용하여 위성의 자세를 추정하고, 지구센서로 부터 획득한 위성의 고도 정보를 이용하여 ECI(earth-centered inertial) 좌표계 상에서의 위성 위치를 실시간으로 추정하는 기법을 연구하였다. 별센서 알고리즘을 구현을 위해 시뮬레이터를 구성하고 논문에서 제시한 기법을 통해 추정한 위성의 위치 오차를 분석하였다. 렌즈 왜곡, 중심점 찾기 알고리즘 오류 등으로 인해 자세 추정 오차의 평균은 롤방향으로 2.6 rad 수준이며, 위치 오차는 자세 오차의 반영에 따라 고도 방향으로 평균 516 m의 오차가 발생함을 확인하였다. 제시한 위성 자세 및 위치 추정 기법을 활용하여 별센서 성능 분석 및 위치 추정 정확도 향상에 기여할 것으로 기대된다.