최근 New Space 시대를 맞아 우주 수송 및 우주 관광 수요가 급증하여, 발사 비용 절감을 위한 재사용 우주비행체의 개발과 운용이 활발히 이루어지고 있다. 재사용 우주비행체는 왕복 형 우주비행체로, 대기권으로 재진입하여 재사용이 가능한 비행체를 말하며, 이에 따른 항법 기술의 개발이 새로운 이슈로 부각되고 있다. 재사용 우주비행체의 항법 운용은 발사 이후 궤도 운용과 재진입 단계로 나눌 수 있다. 우주비행체는 발사 이후 궤도로 진입하여 안전한 자세와 궤도 제어를 유지한다. 재진입 단계에서는 고도를 줄이기 위해 coasting 단계를 거치 며, 대기권으로 진입하는 과정에서는 이온화된 대기로 인한 Global Navigation Satellite System (GNSS) 신호 손실인 'blackout' 기간이 발생하며, 이를 극복하기 위해 drag-derived altimeter (DDA) 등의 기술을 활용한다. 이후에는 진동으로 인한 GNSS 신호 손실을 고려하여 설계되어야 하며, 낙하산과 파라포일을 활용하여 착륙을 수행한다. 현재 X-37A, X-37B 등의 미국의 프 로젝트부터 유럽 ESA의 Space Rider, 영국의 Skylon 등 다양한 국가에서 재사용 우주비행체의 연구 및 개발이 진행 중이다. 본 논문에서는 Space Rider와 초기 모델인 IXV를 중심으로 다 양한 국가에서의 재사용 우주비행체의 항법 기술 개발 동향을 소개하고자 한다.

Development Trends in Navigation Technology for Re-Entry Vehicle

Ah-Yeon Park, O-Jong Kim*

In recent years, with the advent of the New Space era, there has been a rapid increase in demand for space transportation and space tourism. As a result, the development and operation of re-entry vehicle to reduce launch costs have been actively pursued. Re-entry vehicles are designed to be capable of returning to Earth and re-entering the atmosphere. Development of navigation technology for this purpose is a new issue. The navigation technology of re-entry vehicle can be divided into two stages: from launch to orbital operations, and re-entry into Earth's atmosphere. After launch, vehicle enters orbit and maintain a safe attitude with orbit control. During the reentry phase, a coasting stage is employed to reduce altitude, and there is a period called 'blackout' caused by signal loss of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) due to ionized atmosphere. To overcome this challenge, technologies such as Drag-Derived Altimeter (DDA) are utilized. Subsequently, designs should consider GNSS signal loss caused by vibrations, and landing is achieved using parachutes and parafoils. Currently, various countries are actively engaged in research and development efforts for re-entry vehicle including the United States with projects like X-37A and X-37B, the European Space Agency (ESA) with Space Rider, and the United Kingdom with Skylon. This paper presents the trends in re-entry vehicle navigation technology development across different countries, with a focus on Space Rider and its initial model, IXV.
Keywords: re-entry vehicle, reusable vehicle, navigation

Speaker 박아연 세종대학교