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.
주요 연구내용
- 반사경 탑재 인공위성레이저 추적을 위한 고정밀 궤도결정 기술확보
- 레이저 추적 자료를 이용한 우주측지, 전지구 관측시스템과의 연계
- 국가 중심과학기술에 제시된 우주감시 체계 구축의 초석 마련
시설
ARGO-M (Mobile)
- 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 주요 명세
| 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 |
| Single-shot RMS resolution | 3.5 ~ 4 ps | |
| Aircraft detection | Type | Radar |
| Max detection range | 40 km |
ARGO-F(Fixed)
- 감악산은 아래 그림처럼 설계되었으며, 총 4,000m2 대지면적으로 건축면적은 437.95m2임
- AO 실험실, 운영실, DLT실, 전기실, 통신실, UPS실, SLR 실험실, 사무실으로 구성
감악산 사무소 설계 (한국천문연구원)
구성 체계
- 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 주요 명세
| Wavelength | 532nm |
|---|---|
| Pulse width | ≤ 20ps |
| Repetition rate | 60Hz nominal(can support collision band avoidance) |
| Pulse energy@532nm | 15mJ nominal, 20mJ maximum(average power ≥ 1W) |
DLT의 주요 명세
| Wavelength | 532nm |
|---|---|
| Pulse width | ≤ 4-6ns |
| Repetition rate | 10Hz |
| Pulse energy@532nm | 2500mJ (average power ~25W) |
- 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
대표 성과 관련논문 보기
세종 SLR 시스템의 ILRS 국제기구 가입
- 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
10kHz 광전자 제어기 및 운영시스템 개발
- 현존 2kHz 레이저추적 가능 관측소 : 전세계 10 여개
- 한국천문연구원의 10kHz 광전자 신호발생기 및 운영시스템 개발 : 세계 최초 개발 (2015.05)
- 한국천문연구원 ARGO-M 시스템에 적용 : 2kHz → 5kHz (기존 장착 레이저 사양에 준하여 5kHz 관측)
광전자 신호발생기 (한국천문연구원)
10kHz 광전자 신호발생기 시험 블럭도
Stella 위성의 원시 관측자료 (한국천문연구원)
Stella 위성의 관측 처리 결과 (한국천문연구원)
연구시설 및 장비 관련 활용 기술
- 세종/거창 SLR 관측소운영 및 시스템 개발
- 우주잔해물 레이저추적 기술
- 레이저 자동추적 기술