세계 각국은 달의 남극점에 기지를 건설하고 이를 토대로 유인 달 탐사를 계획하고 있다. 유인 달 탐사를 위해서는 높은 측위 정확도를 가진 항법 시스템이 필요하다. 이를 위하여 초소형 위성을 활용하여 지구에서의 항법 시스템인 Global Navigation Satellite System (GNSS)와 동일한 역할을 수행하는, 달 항법 시스템인 Lunar Navigation Satellite System (LNSS)에 대한 연구가 진행되고 있 다. 본 연구에서는 달의 남극에서의 항법을 위한 궤도설계를 진행하였다. 달에서 항법을 위한 고도에서의 섭동력은 지구에서의 궤도와 다르게 지구 중력이 달 중력장에 비해 우세하기 때문에 이 를 고려해야 한다. 달에서 항법을 위한 궤도는 달의 특수한 환경을 고려하였을 때 안정한 궤도의 조건과 남극에서 항법 성능이 좋은 궤도의 조건을 모두 고려하여 설계해야 한다. 달의 남극에서 항법 성능이 좋은 조건은 위성의 기하학적 배치인 Dilution of Precision (DOP)을 고려해야 한다. 본 논문에서는 이를 고려하여 달 남극에서의 항법을 위한 궤도 설계를 진행하고, 달 환경에서의 시 뮬레이션을 통하여 이를 검증하였다.

Orbit Design for Navigation at the Lunar South Pole

JunWon Song, Jaeuk Park, Hojoon Jeong, Minjae Kang, Changdon Kee*

Countries around the world are planning to build bases at the South pole of the Moon. A navigation system with high positioning accuracy is required for manned lunar exploration. To this end, research is being conducted on a Lunar Navigation Satellite System (LNSS), a lunar navigation system that performs the same role as a Global Navigation Satellite System (GNSS), a navigation system on Earth, by using Cube-satellites. In this study, the orbit design for navigation at the south pole of the moon was carried out. The perturbation force at the altitude for navigation on the moon must be carried out, because the earth’s gravity is superior to the lunar gravitational field, unlike the orbit design on the earth. The orbit for lunar navigation on the moon is a stable orbit condition considering the special environment of the moon and an orbit with good navigation performance at the south pole. The conditions for good navigation performance at the lunar south pole should consider the satellite’s geometrical placement, Dilution Of Precision (DOP). In this paper, considering this, we proceeded with orbit design for navigation at the south pole of the moon and verified it through simulation in the lunar environment.

Keywords: LNSS, DOP, frozen orbit

Speaker 송준원 서울대학교