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목차
요약문 10
제 1 장 서론 21
제 2 장 세계 달탐사 연구개발 동향 23
제 1 절 미국의 달 탐사 연구개발 동향 23
1. 달 및 행성 탐사 정책 23
2. ILN 개발 현황 24
제 2 절 아시아국가의 달 탐사 연구 개발 동향 25
1. 중국의 달탐사 연구 개발 동향 25
2. 일본의 달탐사 연구 개발 동향 26
3. 인도의 달 탐사 연구 개발 동향 27
제 3 절 유럽국가의 달 탐사 연구개발 동향 28
제 4 절 분야별 달탐사 연구개발 동향 28
1. 유도 및 제어 28
2. 지상국 분야 31
3. 달 지질학 분야 33
4. 과학 탑재체 분야 39
5. 궤도 해석 소프트웨어 및 기술수준 41
제 3 장 우리나라 달탐사 연구개발 동향 43
제 1 절 정부출연연구기관의 달탐사 연구개발 동향 43
1. 달 탐사선 개념설계 및 핵심기술 개발(한국항공우주연구원) 43
2. 달 지질학 분야(한국지질자원연구원) 46
제 2 절 대학의 달탐사 연구개발동향 53
1. 소형 달 착륙선 실험 모델 개발(KAIST) 53
2. 궤도 천이용 우주선 엔진 개발 및 검증(KAIST) 55
3. 달궤도 우주환경 탐사를 위한 초소형 인공위성 개발(경희대) 58
4. 달궤도 우주 탐사를 위한 탑재체 개발 및 달 주변 우주환경 연구(경희대) 60
5. 과학 탑재체 분야(KAIST) 61
6. 궤도설계 분야(연세대) 63
제 4 장 우리나라 달탐사 연구개발 방안 65
제 1 절 분야별 달탐사 연구개발 방향 65
1. 행성지질 분야 달 탐사 연구개발 방향 65
2. 소형 탐사선을 사용한 달 탐사 66
3. 플라즈마 로켓등 비추력이 높은 차세대 추진체 개발 66
4. 달 표면 환경 탐사 67
5. 과학탑재체 분야 67
6. 궤도 설계 분야 68
제 2 절 분야별 달탐사 국제협력방안 69
1. 유도 항법 및 제어 69
2. 달 지질연구 74
3. 학계의 국제 협력 추진 현황 및 전략(경희대) 74
4. 국가 달탐사 국제 협력 방향 제언(경희대) 75
5. 궤도 설계 분야 76
제 5 장 ILN 사업 개요 및 진행현황 77
제 1 절 ILN 사업개요 77
제 2 절 ILN 착륙선 설계분석 78
1. ILN 공동 탑재체 78
2. 미국의 ILN Anchor Nodes 설계 86
제 3 절 ILN 추진경위 및 추진체계 92
1. ILN 추진경위 92
2. ILN 참여국의 추진체계 94
제 4 절 ILN 참여국의 추진현황 96
1. 미국 (NASA) 96
2. 일본(JAXA) 100
3. 유럽(ESA) 101
4. 영국 (BNSC) 102
5. 캐나다 (CSA) 103
6. 독일 (DLR) 103
7. 이탈리아 105
8. 프랑스 (CNES/iPGP) 106
9. 인도 (ISRO) 107
제 5 절 ILN WG활동현황 108
1. WG1(탑재체) 108
2. WG2(통신) 110
3. WG3(착륙지 선정) 116
4. WG4(기술) 118
제 6 절 우리나라의 ILN 참여추진현황 및 활동 120
1. ILN 총괄(Steering Group)회의 참석 및 기술위원회 활동 122
2. WG1(공동탑재체) 활동 135
3. WG2(통신) 활동 139
4. WG4(기술) 활동 142
제 6 장 ILN 참여방안 145
제 1 절 참여의 필요성 145
1. 사업추진 시의성 145
2. 사업추진 필요성 146
3. 상위계획과의 부합성 147
4. 기존 사업과의 차별성 149
5. 사업추진상의 위험요인과 대응방안 150
제 2 절 추진전략 151
1. 우리나라의 달 탐사선 개발과 연계하여 ILN 참여 추진 151
2. 참여방안 151
제 3 절 추진체계 152
1. 기본 역할분담 체계 152
제 4 절 추진일정 155
제 5 절 소요예산 155
제 7 장 결론 및 제언 157
표 2.1 SELENE 프로그램의 차이 26
표 2.2 달 탐사선별 답재체 39
표 2.3 궤도 해석 소프트웨어 및 기술 수준 41
표 3.1 발사체 별 필요 추력 56
표 3.2 Spectral Imager사양 62
표 3.3 국내 궤도설계 기술 현황 63
표 3.4 연세대궤도 설계 활동 현황 64
표 5.1 아폴로 프로그램을 통한 달 관측장치 80
표 5.2 아폴로 탐사시대 달탐사 네트워크 ALSEP 주요 구성장치 81
표 5.3 ILN 공동 탑재체 및 요구사양 (1) 85
표 5.4 ILN 공동 탑재체 및 요구사양 (2) 86
표 5.5 ASRG 적용 달 착륙선의 주요 설계 사양 89
표 5.6 태양전지 적용 달 착륙선의 주요 설계 사양 91
표 5.7 ILN WG 구분 95
표 5.8 달 탐사 탑재체 사양 99
표 5.9 ILN 공동 탑재체 및 요구 사양 109
표 5.10 WG3이 선정한 착륙후보지와 착륙후보지별 과학적 목표와의 관련성 117
표 5.11 WG4 회원국 명단 118
표 5.12 연료전지형 전력계기술과 원자력 전지기술를 중심으로 달착륙선용 핵심기술분석결과와 권고안을 도출 119
표 5.13 ILN 참여국간 회의의 한국대표 구성 121
표 5.14 NASA ILN 총괄 회의 참석 기관 123
표 5.15 NASA ILN 총괄 회의각 우주청의 발표 내용 123
표 5.16 미측에 제시한 ILN 협력에 관한 질의 133
표 5.17 WG4 화의 내용 142
표 6.1 달 착륙선 개발예산 156
그림 2.1 미국의 달 탐사 프로그램 24
그림 2.2 ILN Anchor Nodes의 두 가지 형상 25
그림 2.3 달 마그마 바다 개념도 (NRC, 2007) 35
그림 2.4 마그마 바다의 마지막 결정화 산물인 KREEP 물질이 달의 특정지역에 집중되어 나타나기 때문에 이에 대한 과학적 설명이 필요함 (NRC, 2007) 36
그림 2.5 달 표면에 집중적으로 관찰되는 운석충돌분화구에 대한 두가지 경쟁 모델. 이들 모델에 대한 검증이 향후 달 탐사의 중요한 과학적 미션이 될 것이며 지구에서 생명이 탄생한 비밀의 열쇠가 됨 37
그림 3.1 KARI 달탐사 개념설계 친 핵심 기술 개발 추진도 43
그림 3.2 개념설계 및 임무시뮬레이터 개발 흐름도(KARI) 44
그림 3.3 달 탐사선 모듈형 구조개발모델 개발 흐름도 45
그림 3.4 달 착륙선용 추진시스템 시험모델 개발 흐름도 45
그림 3.5 PGIMAP프로그램으로 구현한 달 착륙지역, 달 지형도, 달 고도를 통합한 달 지도 48
그림 3.6 달 지질도(좌)와 지질분석을 통한 달 구성 암석의 형성시기별 암상분포도 예시(중, 우) 49
그림3.7 한국지질자원연구원이 정밀 동위원소비 측정을 통해 행성시료의 연대측정 수행하기 위해 도입예정인 열이온화 질량분석기 50
그림 3.8 일본 가구야 감마선 계측기에 의해 조사된 감마선 원격탐사 자료 분석을 통해 세계 최초로 얻은 달 표면의 우라늄 분포도 52
그림 3.9 달 탐사선의 궤도 53
그림 3.10 달 탐사선 예비 설계 형상 (KAIST) 54
그림 3.11 달 착륙선 예비 설계 형상 (KAIST) 54
그림 3.12 소형 달 착륙선 설계 및 구현 (KAIST) 55
그림 3.13 KSLV-II를 이용한 직접 전이 궤도 및 n.5페이징 궤도시 시뮬레이션 결과 56
그림 3.14 PSLV를 이용한 직접 전이 궤도시 시뮬레이션 결과 56
그림 3.15 탐사선용 1,200N 급 이원추진제 로켓 엔진 비행 모델 57
그림 3.16 탐사선용 로켓 엔진 검증 시험 모습 57
그림 3.17 100,250N 급 달 탐사선 자세제어용 단일추진제 추력기 58
그림 3.18 지구-달 주변의 우주공간의 구조 58
그림 3.19 Lunar Prospector에서 관측한 달 주변의 자기장 분포 59
그림 3.20 태양풍과 달 주변 하전입자들 간의 예상되는 상호 작용 60
그림 4.1 우리나라 달 탐사 전략의 예시 65
그림 4.2 한국지질자원연구원이 추진 중인 행성지질자원기술개발 로드맵 66
그림 4.3 달탐사위성의 GN&C 기술 분류 69
그림 4.4 달착륙선의 GN&C 핵심 기술 70
그림 4.5 달탐사선 GN&C 기술의 국내 보유 현황 71
그림 4.6 달탐사선 GN&C 기술 자체 확보를 위한 Road Map 73
그림 4.7 국내 기반 기술 축적 방안 제안 73
그림 5.1 ILN공동 탑재체 달 표면설치 가상도 78
그림 5.2 달 내부 구조 연구를 위한 아폴로 착륙지점 및 달 지진계 네트워크 79
그림 5.3 공동 탑재체 설치 노드(Node) 후보지 80
그림 5.4 SRG 적용 달 착륙선 형상 88
그림 5.5 SRG 적용 달 착륙선을 ATLAS V 발사체에 탑재한 형상 88
그림 5.6 SRG 적용 달 착륙선을 ATLAS V 발사체에 탑재한 형상 90
그림 5.7 태양전지 적용 달 착륙선을 Falcon 9 발사체에 탑재한 형상 90
그림 5.8 ILN 추진 체계 94
그림 5.9 각국의 달탐사 계획 96
그림 5.10 착륙방식에 따른 착륙선 형태 Trade-Off Study 98
그림 5.11 캐나다 탐사 로버 상상도 103
그림 5.12 착륙 로버 상상도와 104
그림 5.13 H3 탐침기 이탈리아 (AS) 104
그림 5.14 레이저 반사경 시험 105
그림 5.15 레이저 측정거리를 이용한 이론 시험원리 106
그림 5.16 프랑스 광대역 (VBB) 지진계 107
그림 5.17 찬드라얀-1 호 구성도 107
그림 5.18 2009년도의 WG2의 업무 예비 계획안 115
그림 5.19 달 내부구조에 대한 2가지 해석 모델. 좌측 모델은 달의 마그마 바다가 부분적으로 형성되어 핵의 형성이 없는 경우이며, 우측은 달이 완전한 마그마 바다 과정을 통해 핵이 형성된 경우임 116
그림 5.20 WG3에서 제시한 ILN node 위치(좌)와 ILN 최종보고서에서 제시된 node 위치(중). 각 node의 위치는 차이가 있지만 첫 번째 node의 위치는 일치하고 있으며 달 후면 내부에서 발생한 지진파가 달 내부를 통과하여 달 전면에 도착하는 지점을 Node 1의 착륙후보지로 선정하고 있음u 117
그림 5.21 기술위원회 구성 121
그림 6.1 달탐사 추진을 위한 기관별 역할분담체계 154
그림 6.2 달탐사 추진체계(2안 추진시) 154
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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