우주측지용레이저추적시스템

연구분야

주요 임무

한국천문연구원의 SLR 그룹은 2기의 레이저 위성추적시스템을 개발하고 있습니다. 이 시스템들은 지구주변을 돌고 있는 인공위성의 정밀궤도결정, 정밀 회전 분석, 우주 잔해물 추적, 레이저를 이용한 시각동기에 활용됩니다. 한국천문연구원의 SLR 그룹은 시스템 개발 외에도, 자체적인 자료분석을 통해, 국제 레이저 추적 서비스(ILRS)의 부분석센터와 예측궤도력 센터를 운영하고 있습니다.

2012년 개발이 완료되어 한국천문연구원 본원에서 정상적으로 운영하다 2015년 7월에 세종시로 이전
ARGO-M은 정밀 궤도 결정을 위한 데이터를 제시하고 300km에서 25,000km 고도 사이의 위성을 주간과 야간에 이르기까지 관측이 가능하며 2kHz 레이저를 사용할 수 있도록 설계 및 제작
송수신 분리형 (40cm/1m)을 이용하여 Nd:YAG 레이저의 펄스폭은 100psec 이며, 최대 40mJ로 위성 거리측정을 위한 최적의 조건의 레이저를 사용
검출기는 C-SPAD를 사용하며, Event Timer를 이용하여 ps(피코세컨드) 단위의 정확한 시각을 제공

ARGO-M (한국천문연구원)

ARGO-M의 Laser Tracking (한국천문연구원)

ARGO-M의 구성 (한국천문연구원)

ARGO-M의 Telescope, Detector, Laser, Timing system, Aircraft detection과 같은 item에 따른 Parameter와 Characteristics을 확인 하실 수 있습니다.
Item	Parameter	Characteristics
Telescope	Optical path	Bistatic
	Rx and Tx telescope	40/10 cm
	Primary mirror F-ratio	1.5
	Transmit beam divergence	5 ~ 200 arcsec
	Max slew rate and acceleration	20 deg/sec (Az), 10 deg/sec (El) > 5 deg/sec2 (Az), > 2 deg/sec2 (El)
	Tracking & pointing accuracy	< 5 arcsec
Detector	Type	C-SPAD
	Quantum efficiency	20%
	Primary mirror F-ratio	100 ps ~ 2ns
Laser	Wavelength	532 nm
	Pulse energy or power	2.5mJ @2 kHz
	Pulse width	50 ps
	Repetition rate of operation	2 kHz
	Beam diameter @ Tx telescope	7.5 cm
Timing system	Type	Event timer
Timing system	Single-shot RMS resolution	3.5 ~ 4 ps
Aircraft detection	Type	Radar
Aircraft detection	Max detection range	40 km

감악산 사무소 설계 (한국천문연구원)

1) Telescope
- ARGO-F는 주경이 F/1.5의 초점 비율 Coude 경로를 갖는 confocal paraboloid beam expander로 구성되어 1초에 하늘의 인공위성을 정확하게 가리킬 수 있고, 1 grcsecond 내의 정확도로 초당 30도(Az)와 20도(EL)을 추적할 수 있음
- 송/수신 일체형으로 OTA는 호주 EOS사에서 제작이하고, 마운트는 대한민국의 Justek에서 제작
2) Laser
- ARGO-F는 2개의 레이저를 이용하여 인공위성 레이저 추적 및 우주 Debris를 추적하는 용도로 사용
- SLR용으로 사용하는 레이저는 532nm wavelength를 갖는 Nd:YAG 레이저를 이용(펄스폭: 20 picosecond 미만, 반복률: 60Hz)
- 우주 Debris용으로 사용하는 레이저는 532nm에서 높은 에너지를 사용하는 레이저를 사용(펄스: 2500mJ 이하의 에너지, 펄스폭: 4~6 nanosecond, 반복률: 10Hz)
- EKSPLA에 의해 제작된 레이저

ARGO-F의 ARGO-F의 주요 명세인 Wavelength, Pulse width, Repetition rate, Pulse energy@532nm을 확인 하실 수 있습니다.
Wavelength	532nm
Pulse width	≤ 20ps
Repetition rate	60Hz nominal(can support collision band avoidance)
Pulse energy@532nm	15mJ nominal, 20mJ maximum(average power ≥ 1W)

3) Telescope
- Tx/Rx은 T/R Disk Mirror와 C-SPAD, Spatial Filter, Spectral Filter와 Neutral Filter로 구성
- 발사되는 레이저와 인공위성 또는 Debris를 맞고 되돌아오는 신호를 Switch 하는 것이 역할
- T/R Mirror는 2개의 Hole을 가지고 있으며, 레이저와의 동기화를 이용하여 동작됨

대전 본원에 위치하던 ARGO-M 관측소가 세종시로 이전함에 따라, 기 등록된 ARGO-M의 ILRS(International Laser Ranging Service) 국제기구 재등록이 필요했으며 이를 위해 세종시 이전 및 시스템 통합 이후 재등록을 수행 완료
등록일자: 2015. 8. 7.
Code and Monument Number – Sejong(SEJL), 7394
DOMES Numbers - 23942601

광전자 신호발생기 (한국천문연구원)

10kHz 광전자 신호발생기 시험 블럭도 : LASER sub system(LAS) (한국천문연구원)

10kHz 광전자 신호발생기 시험 블럭도

Stella 위성의 원시 관측자료 (한국천문연구원)

Stella 위성의 관측 처리 결과 (한국천문연구원)