• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제41권1호
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• pp.43-60
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• 2024

Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) is South Korea's first space exploration mission, developed by the Korea Aerospace Research Institute. It aims to develop technologies for lunar exploration, explore lunar science, and test new technologies. KPLO was launched on August 5, 2022, by a Falcon-9 launch vehicle from cape canaveral space force station (CCSFS) in the United States and placed on a ballistic lunar transfer (BLT) trajectory. A total of four trajectory correction maneuvers were performed during the approximately 4.5-month trans-lunar cruise phase to reach the Moon. Starting with the first lunar orbit insertion (LOI) maneuver on December 16, the spacecraft performed a total of three maneuvers before arriving at the lunar mission orbit, at an altitude of 100 kilometers, on December 27, 2022. After entering lunar orbit, the commissioning phase validated the operation of the mission mode, in which the payload is oriented toward the center of the Moon. After completing about one month of commissioning, normal mission operations began, and each payload successfully performed its planned mission. All of the spacecraft operations that KPLO performs from launch to normal operations were designed through the system operations design process. This includes operations that are automatically initiated post-separation from the launch vehicle, as well as those in lunar transfer orbit and lunar mission orbit. Key operational procedures such as the spacecraft's initial checkout, trajectory correction maneuvers, LOI, and commissioning were developed during the early operation preparation phase. These procedures were executed effectively during both the early and normal operation phases. The successful execution of these operations confirms the robust verification of the system operation.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제6권1호
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• pp.1-5
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• 2011

60년대, 70년대 미국과 구소련의 우주경쟁으로 달 탐사 개발이후 진척이 미비하였으나, 최근 들어 미국의 달 탐사 프로젝트를 비롯하여, 우주 개발에 후발 주자라 할 수 있는 일본, 중국, 인도 등의 각국에서도 달 탐사 연구가 확대되고 있다. 국내에서도 그간 축적해 온 위성 기술을 바탕으로 달 탐사 개발에 대한 관심을 가지고, 이를 대비한 요소 기술의 확보가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 달 탐사 위성에 대한 요소기술 중 하나인 통신시스템을 STK(Satellite Tool Kit)를 이용한 시나리오로 설계한다. 설계한 시나리오를 통해 달 탐사 위성의 통신 링크를 분석하고, 달 궤도에서 지상국으로의 데이터 전송량을 도출함으로, 달 탐사 위성 궤도 임무에 따른 탐사 위성과 지상국간의 통신 링크 분석을 수행한다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권10호
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• pp.50-54
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• 2014

본 논문에서는 달 표면에서의 무선통신에 영향을 미칠 수 있는 달의 내, 외부 요인으로서 온도, 우주방사선, 먼지입자 등에 의한 무선통신 환경 및 통신 임무장비에 대한 영향을 분석하였으며, 또 다른 영향 요인으로서 유성충돌, 달에서의 지진활동, 달의 지자계 분포 등에 대해서도 고찰하였다. 본 논문에서 제시된 결과는 향후 국내 달 탐사 프로젝트에서 달에서의 무선통신시스템 설계에 효과적으로 활용할 수 있는 기초적인 자료로 활용될 것이다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제40권4호
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• pp.149-171
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• 2023

ShadowCam is a National Aeronautics and Space Administration Advanced Exploration Systems funded instrument hosted onboard the Korea Aerospace Research Institute (KARI) Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) satellite. By collecting high-resolution images of permanently shadowed regions (PSRs), ShadowCam will provide critical information about the distribution and accessibility of water ice and other volatiles at spatial scales (1.7 m/pixel) required to mitigate risks and maximize the results of future exploration activities. The PSRs never see direct sunlight and are illuminated only by light reflected from nearby topographic highs. Since secondary illumination is very dim, ShadowCam was designed to be over 200 times more sensitive than previous imagers like the Lunar Reconnaissance Orbiter Camera Narrow Angle Camera (LROC NAC). ShadowCam images thus allow for unprecedented views into the shadows, but saturate while imaging sunlit terrain.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제40권3호
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• pp.123-129
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• 2023

This paper presents an analysis of the trans-lunar trajectory insertion performance of the Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO), the first lunar exploration spacecraft of the Republic of Korea. The successful launch conducted on August 4, 2022 (UTC), utilized the SpaceX Falcon 9 rocket from Cape Canaveral Space Force Station. The trans-lunar trajectory insertion performance plays a crucial role in ensuring the overall mission success by directly influencing the spacecraft's onboard fuel consumption. Following separation from the launch vehicle (LV), a comprehensive analysis of the trajectory insertion performance was performed by the KPLO flight dynamics (FD) team. Both orbit parameter message (OPM) and orbit determination (OD) solutions were employed using deep space network (DSN) tracking measurements. As a result, the KPLO was accurately inserted into the ballistic lunar transfer (BLT) trajectory, satisfying all separation requirements at the target interface point (TIP), including launch injection energy per unit mass (C3), right ascension of the injection orbit apoapsis vector (RAV), and declination of the injection orbit apoapsis vector (DAV). The precise BLT trajectory insertion facilitated the smoother operation of the KPLO's remainder mission phase and enabled the utilization of reserved fuel, consequently significantly enhancing the possibilities of an extended mission.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제32권3호
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• pp.247-256
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• 2015

In this work, an efficient method with which to evaluate the high-degree-and-order gravitational harmonics of the non-sphericity of a central body is described and applied to state predictions of a lunar orbiter. Unlike the work of Song et al. (2010), which used a conventional computation method to process gravitational harmonic coefficients, the current work adapted a well-known recursion formula that directly uses fully normalized associated Legendre functions to compute the acceleration due to the non-sphericity of the moon. With the formulated algorithms, the states of a lunar orbiting satellite are predicted and its performance is validated in comparisons with solutions obtained from STK/Astrogator. The predicted differences in the orbital states between STK/Astrogator and the current work all remain at a position of less than 1 m with velocity accuracy levels of less than 1 mm/s, even with different orbital inclinations. The effectiveness of the current algorithm, in terms of both the computation time and the degree of accuracy degradation, is also shown in comparisons with results obtained from earlier work. It is expected that the proposed algorithm can be used as a foundation for the development of an operational flight dynamics subsystem for future lunar exploration missions by Korea. It can also be used to analyze missions which require very close operations to the moon.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권6호
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• pp.693-704
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• 2012

Space-born remote sensing camera systems tend to be developed to have very high performances. They are developed to provide extremely small ground sample distance, wide swath width, and good MTF (Modulation Transfer Function) at the expense of big volume, massive weight, and big power consumption. Therefore, the camera system occupies relatively big portion of the satellite bus from the point of mass and volume. However, the camera systems for lunar exploration don't need to have such high performances. Instead, it should be versatile for various usages under various operating environments. It should be light and small and should consume small power. In order to be used for national program of lunar exploration, electro-optical versatile camera system, called MAEPLE (Multi-Application Electro-Optical Payload for Lunar Exploration), has been designed after the derivation of camera system requirements. A ground model of the camera system has been manufactured to identify and secure relevant key technologies. The ground model was mounted on an aircraft and checked if the basic design concept would be valid and versatile functions implemented on the camera system would worked properly. In this paper, results of design and functional test performed with the field campaigns and air-born imaging are introduced.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권2호
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• pp.30-34
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• 2017

본 고찰은 위성시스템을 구성하는 본체, 고해상도 카메라로 대표되는 주탑재체 및 과학임무용으로 사용되는 과학 목적 및 기술검증용 탑재체 중 본체와 주탑재체를 제외한 탑재체에 대한 제품보증 방안에 관한 것이다. 현재까지 우리나라는 위성 개발 프로그램을 통해 위성 본체 및 주탑재체에 대한 제품보증을 성공적으로 수행하여 왔다고 할 수 있다. 다만, 모든 위성 개발 프로그램에서 개발예산과 기간에 제한이 있음을 고려할 때, 본체나 주탑재체와 비교시 그 중요도가 상대적으로 낮다고 할 수 있는 과학 및 기술검증용 탑재체에 대한 적정한 제품보증 수준을 결정하는 것은 매우 중요하다. 본 고찰은 이러한 관점에서 과학 및 기술검증용 탑재체에 대한 제품보증 방향을 모색하기 위한 것이다.

• 암석학회지
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• 제26권4호
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• pp.373-384
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• 2017

4차 산업 혁명의 시작은 우주산업의 발달을 초래하며 인류가 지구 밖으로 인류의 활동영역을 넓혀가는 첫 계기를 가져다주었다. 아폴로 프로그램이후 달 자원 탐사 및 달 기지 건설이 현실화 되고 있는 것은 미국의 LCROSS (The Lunar Crater Observation and Sensing Satellite)와 LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter)의 보다 진보적인 과학적 발전과 중국 창어 미션 등 최근 아시아 국가들이 내놓은 과학적인 새로운 발견이 크게 관여하였다. 달의 극지 자원은 물과 함께 휘발성 물질들이며 현지에서 활용이 요구되므로 인류의 달 기지 건설에 있어서 더욱 중요하다. 헬륨-3는 화석연료가 고갈 될 쯤에는 대체에너지로 활용될 수 있다. 현재 러시아, 유럽과 미국 뿐 만아니라 아시아에서도 달 표면 착륙을 통한 달 탐사와 인류의 향후 기지 건설에 대한 준비는 지속적으로 이어 질 것으로 전망되고 있다. 이러한 시점에서 정확한 달 자원을 이해하고 달 자원 탐사와 활용을 위한 준비는 보다 중요한 현실이라는 점을 고려하여 이 논문은 달 자원 탐사와 달기지에 대하여 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권6호
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• pp.479-486
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• 2018

위성항법시스템이 없는 달 표면에서 탐사 로버의 신뢰성 있는 항법성능을 확보하기 위해 관성측정장치나 카메라와 같은 추가적인 센서를 활용한 항법 알고리즘이 필수적이다. 일례로 미국의 화성 탐사 로버에 스테레오 카메라를 이용한 비주얼 오도메트리(VO)가 성공적으로 사용된 바 있다. 본 논문에서는 달 유사환경의 스테레오 흑백 이미지를 입력받아 달 탐사 로버의 6 자유도 움직임을 추정하였다. 제안하는 알고리즘은 희소 이미지 정렬 기반의 준직접방식 VO를 통해 연속된 이미지간의 상대 움직임을 추정한다. 또한 비선형성에 취약한 직접방식 VO를 보완하고자 최적화 시 로버의 움직임에 따른 가중치를 비용 함수에 고려하였고, 그 가중치는 이전 단계에서 계산된 포즈의 선형 함수로 제안한다. 본 논문에서 제안하는 로버의 움직임에 따른 가중치를 통해 실제 달 환경의 특성을 반영하는 토론토 대학의 달 유사환경 데이터셋에서 VO 성능이 향상됨을 확인하였다.