• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제8권1호
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• pp.53-67
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• 2021

The increasing interest in the exploration of Mars stimulated the authors to study aerodynamic problems linked to space vehicles. The aim of this paper is to evaluate the aerodynamic effects of a flapped wing in collaborating with parachutes and retro-rockets to reduce velocity and with thrusters to control the spacecraft attitude. 3-D computations on a preliminary configuration of a blunt-cylinder, provided with flapped fins, quantified the beneficial influence of the fins. The present paper is focused on Aerodynamics of a wing section (NACA-0010) provided with a trailing edge flap. The influence of the flap deflection was evaluated by the increments of aerodynamic force and leading edge pitching moment coefficients with respect to the coefficients in clean configuration. The study was carried out by means of two Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) codes (DS2V/3V solving 2-D/3-D flow fields, respectively). A DSMC code is indispensable to simulate complex flow fields on a wing generated by Shock Wave-Shock Wave Interaction (SWSWI) due to the flap deflection. The flap angle has to be a compromise between the aerodynamic effectiveness and the increases of aerodynamic load and heat flux on the wing section lower surface.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.1-8
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• 2023

우주 탐사는 인류의 과학적 노력 중 가장 선두에 있으며, 행성 탐사 로버는 행성 지표면을 연구하는 핵심 장비이다. 행성 로버의 성능은 가파른 경사와 다양한 행성 지형을 탐지하고 통과하는 데 큰 영향을 미치며 특히 달과 같은 행성에서는 급격한 경사와 연약한 지면을 안전하게 등반하고 이동할 수 있는 능력이 필수적으로 요구된다. 이 논문에서는 우주 행성 탐사 로버가 직면하는 가파른 지형과 연약한 지면을 모사하는 등반 시험장의 설계와 검증 방법을 종합적으로 소개한다. 먼저 달의 크레이터 지역의 지형 특성과 탐사의 중요성을 간략히 설명하고, 기존 등반 시험장의 개발 사례를 살펴보며, 현재 한국건설기술연구원에서 운영 중인 지반열진공챔버 내에 설치 예정인 등반 시험장의 설계 과정을 설명한다. 본 연구에서 제안하는 등반 시험장이 개발되면 실제 달의 환경과 유사한 고진공, 극한 온도 조건에서 로버의 이동과 탐사 능력을 정밀하게 평가할 수 있을 것으로 기대된다.

• 우주기술과 응용
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• 제3권1호
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• pp.26-43
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• 2023

우리나라의 첫 달 탐사선 다누리호가 달 궤도에 진입을 성공하면서 이후 화성 탐사와 같은 우리나라의 새로운 우주탐사 계획을 기대할 수 있게 되었다. 우리나라의 우주탐사 탑재체는 한정적인 분야에서만 개발되어 새로운 우주탐사 탑재체를 개발할 필요성이 있다. 국외에서는 우주탐사에 거의 기본적으로 탑재되는 장비로 질량분석기가 있으며, 탐사 대상의 대기와 휘발성 물질 관측과 더불어 유기물 분석을 통한 생명체 탐사까지 아우르는 매우 유용한 탑재체이다. 하지만 우리나라에선 우주탐사용으로 질량분석기 탑재체를 개발한 전적이 없으므로 앞으로의 우주탐사를 대비해 기술을 확보해야 할 필요가 있다. 그에 앞서 국외의 우주탐사용 질량분석기 탑재체의 과학적 성과를 살펴보고 동향을 파악해본다.

• 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.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제15권6호
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• pp.1472-1488
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• 2019

Critical elements in the China's Lunar Exploration reside in that the lunar rover travels over the surrounding undetermined environment and it conducts scientific exploration under the ground control via teleoperation system. Such an interplanetary transportation mission teleoperation system belongs to the ground application system in deep space mission, which performs terrain reconstruction, visual positioning, path planning, and rover motion control by receiving telemetry data. It plays a vital role in the whole lunar exploration operation and its so-called trustworthy evidence must be assessed before and during its implementation. Taking ISO standards and China's national military standards as trustworthy evidence source, the net assessment model and net assessment method of teleoperation system are established in this paper. The multi-dimensional net assessment model covering the life cycle of software is defined by extracting the trustworthy evidences from trustworthy evidence source. The qualitative decisions are converted to quantitative weights through the net assessment method (NAM) combined with fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) and entropy weight method (EWM) to determine the weight of the evidence elements in the net assessment model. The paper employs the teleoperation system for interplanetary transportation as a case study. The experimental result drawn shows the validity and rationality of net assessment model and method. In the final part of this paper, the untrustworthy elements of the teleoperation system are discovered and an improvement scheme is established upon the "net result". The work completed in this paper has been applied in the development of the teleoperation system of China's Chang'e-3 (CE-3) "Jade Rabbit-1" and Chang'e-4 (CE-4) "Jade Rabbit-2" rover successfully. Besides, it will be implemented in China's Chang'e-5 (CE-5) mission in 2019. What's more, it will be promoted in the Mars exploration mission in 2020. Therefore it is valuable to the development process improvement of aerospace information system.

• 우주기술과 응용
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• 제1권1호
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• pp.85-103
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• 2021

인간이 지구를 벗어난 우주 공간, 태양계 내의 천체(예, 달, 화성 등) 등에서 안전하게 생활하기 위해서는 반드시 환경제어 및 생명유지시스템 기술이 필요하다. 생명유지시스템은 일반적으로 공기관리시스템, 물정화시스템, 폐기물관리시스템 등으로 구성되며, 우주공간의 밀폐된 주거지에서 인간의 호흡 활동과 일상생활이 가능하도록 해준다. 본 논문에서는 우선 미국 항공우주국(NASA) 주도로 개발되어 온 생명유지시스템의 개발 동향을 소개하였다. 그리고, 현재 국제우주정거장(ISS)에서 운용 중인 생명유지시스템의 현황에 대하여 살펴보고, 국내 개발 동향도 조망해 보았다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제21권2호
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• pp.153-166
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• 2004

향후 우리나라의 행성 탐사 임무에 대비하여 행성 근접 통과를 이용한 목성 탐사 임무의 최적 발사 가능 시기에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구를 통해서 관련 비행 궤적을 설계할 수 있는 자체적인 프로그램을 개발하였으며 일련의 과정을 통해 그 성능을 검증하였다. 목성까지의 비행 궤적 중 직행 임무(Direct mission), 단일 행성 근접 통과를 이용한 임무(Single planet gravity assist mission) 그리고 복수 행성 근접 통과를 이용한 임무(Multi planet gravity assist mission)에 대한 비행 궤적을 각각 설계하였으며 이에 대한 최적의 발사시기를 선정하였다. 목성 탐사 비행 궤적 중, 지구-화성-지구-목성의 비행 궤적 (Earth-Mars-Earth-Jupiter Gravity Assist, EMEJGA Trajectory)을 갖는 복수 행성 근접 통과 임무가 약 29.231$Km^2$/$S^2$의 발사 에너지($C_3$)값을 필요로 하였으며 이는 직행 임무의 발사 에너지($C_3$)값 75.756$\textrm{km}^2$/s$^2$및 화성 근접 통과만을 고려한 단일 행성 근접 통과 임무의 발사 에너지($C_3$)값 63.590$Km^2$/$S^2$보다 현저하게 낮은 수치이다. 이러한 결과는 행성간 탐사선의 비행 궤적 설계 시 행성 근접 통과를 고려하였을 경우 발사 에너지의 절감 효과 및 한번의 발사로 하나 이상의 행성의 탐사가 가능함으로 임무의 효율성을 증대시킬 수 있다는 사실을 보여 주고 있다. 또한 복수 행성 근접 통과를 이용하였을 경우 요구되는 총 임무 기간은 약 4.6년으로 직행 혹은 단일 행성 근접 통과를 이용하였을 경우(각 약2.98년 및 약2.33년의 총 임무 기간)에 비해 임무 기간이 길어지는 단점이 있음을 확인 시켜 주고 있다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제29권4호
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• pp.381-387
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• 2012

The planetary exploration rover executes various missions after moving to the target point in an unknown environment in the shortest distance. Such missions include the researches for geological and climatic conditions as well as the existence of water or living creatures. If there is any obstacle on the way, it is detected by such sensors as ultrasonic sensor, infrared light sensor, stereo vision, and laser ranger finder. After the obtained data is transferred to the main controller of the rover, decisions can be made to either overcome or avoid the obstacle on the way based on the operating algorithm of the rover. All the planetary exploration rovers which have been developed until now receive the information of the height or width of the obstacle from such sensors before analyzing it in order to find out whether it is possible to overcome the obstacle or not. If it is decided to be better to overcome the obstacle in terms of the operating safety and the electric consumption of the rover, it is generally made to overcome it. Therefore, for the purpose of carrying out the planetary exploration task, it is necessary to design the proper suspension system of the rover which enables it to safely overcome any obstacle on the way on the surface in any unknown environment. This study focuses on the design of the new double 4-bar linkage type of suspension system applied to the Korea Aerospace Research Institute rover (a tentatively name) that is currently in the process of development by our institute in order to develop the planetary exploration rover which absolutely requires the capacity of overcoming any obstacle. Throughout this study, the negative moment which harms the capacity of the rover for overcoming an obstacle was induced through the dynamical modeling process for the rocker-bogie applied to the Mars exploration rover of the US and the improved version of rocker-bogie as well as the suggested double 4-bar linkage type of suspension system. Also, based on the height of the obstacle, a simulation was carried out for the negative moment of the suspension system before the excellence of the suspension system suggested through the comparison of responding characteristics was proved.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제35권2호
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• pp.313-374
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• 2020

본 논문의 제목은 「달, 화성 및 기타천체에 있는 자원채굴을 위한 새로운 국제 우주기구의 설립제안」이다. 새로운 국제우주기구 (가칭: 이하 ISA이라고 호층 함)를 만들겠다는 아이디어는 본인의 학문적이며 실용적인 의견의 제시이다. 달과 화성 및 다른 우주천체에 있는 천연자원을 효율적이고 빠르게 개발하기 위해서는 국제기구로서 ISA의 설립이 필요하다. 이 새로운 국제우주기구인 ISA를 설립하는데 필요로 하는 법적이 근거는 1979 년의 달협약 제11조, 제5항 및 제18조에 근거를 두고 있다. ISA를 설립시키기 위한 절차로 우선 우주조약에 가입한 우주선진국들간에 논의를 거쳐 ISA 설립에 관한 조약초안을 마련하는데 있다. 이 논문에서 본인은 우주법에 관한 미국, 룩셈부르크, 유럽우주기구, 중국, 일본, 한국의 국내입법례와 달, 화성, 소행성, 금성, 목성, 토성, 타이탄별 등의 우주탐험과 앞으로의 개발계획 등을 살펴 보았다. ISA의 창설은 선진국들간에 우주탐험과 개발에 관한 협력사업을 추진하는데 있어 꼭 필요하고 또한 각국들 간에 국제협력이 증진됨으로 달과 화성, 기타천체에 있는 자원개발에 촉매적인 역활을 하게된다. 한편 우주선진국들은 우주자원의 탐험과 개발에 관한 기술확보, 우주 인력의 양성과 우주에 관련된 금융 등을 ISA를 통하여 중앙집중적으로, 능율적으로 관리할 수 있게 된다. 향후 우주 선진국들 간에 우주탐험과 개발에 관한 정책수립과 법율의 마련, 우주과학기술의 연구와 우주산업의 발전면에 국제협력이 절대로 필요함으로 ISA의 창설이 바람직하다고 본다. 우리가 「유럽우주기구 (ESA)의 설치에 관한 협약」을 참고하여 「국제우주기구의 설치에 관한 조약 초안」을 마련하는 것이 필요하다고 본다. 이 「국제우주기구의 설치에 관한 조약 초안」은 유엔의 우주평화적이용위원회 (UNCOPUOS)의 외교회의에서 3 분의 2의 찬성으로 위의 「조약 초안」을 통과시키는 것이 바람직하다. 마지막으로, 매우 중요한 점은 최고 수준의 정치적 추진력이 필요로 하는데 국제 연합을 포함한 우주선진국들의 수장들이 중·장기적인 우주개발 목표달성을 위해 ISA설립을 찬성한다는 엄숙한 공동성명을 발표하는 것이 매우 중요하다고 본다. 우주선진국들간에 우주산업을 더욱 발전시키고 국제협력관계를 증진시키고 새로운 이데올로기와 창조적인 아이디어를 기반으로 우주선진국들 간의 연구협력을 촉진시키기 위해 ISA를 설립시키는 것이 꼭 필요하다. 가까운 장래에 유엔을 포함한 우주선진국들의 정상들이 모이는 정상회담에서 ISA를 설립시키기로 합의만 한다면 ISA는 반듯이 창설될 수 있다고 본인은 확신하는 바입니다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권10호
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• pp.836-843
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• 2017

달 탐사에 있어 로버 활용의 필요성은 (구)소련과 중국의 사례와 미국의 수차례에 걸친 화성 탐사로 인해 입증되었다. 달 탐사 로버의 성공적인 운용을 위해서는 높은 정밀도의 항법 성능이 요구되며, 이를 위해서는 높은 정밀도의 초기 정렬이 필수적이다. 일반적으로는 단일 위치 정렬을 수행하나, 높은 수준의 초기 정렬 성능이 필요한 경우 다중위치 정렬을 수행한다. 하지만, 달 환경의 제약으로 인해 달 탐사 로버의 초기 정렬 성능은 지구환경에 비하여 떨어지게 되며, 이는 다중위치 정렬을 수행하여도 극복할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 태양 센서를 보조로 활용한 달 환경에서의 다중위치 정렬 기법을 제안한다. 태양 벡터의 측정치 모델을 구성하고, 이에 대한 가관측성 분석을 수행하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 알고리즘의 성능을 분석하였고, 그 결과 초기 자세 추정 성능이 크게 향상되었음을 확인하였다.