The progressive development of the Newspace era has aligned several opportunities as well as challenges to be addressed with the precise use of technologies and the methods governing them. This thesis is one such initiative towards the sustainable evolution and development of the Cislunar space utilizing the small satellite constellations as the primary systems of operations. Over the years, the small satellites (<500-kilogram mass) have been highly attractive to the global space community due to their substantial capabilities to deliver applications not only solving Earth-based problems but also taking a major leap towards providing essential data on Moon and beyond. These satellites in a constellation are much more robust and contribute with extensive productivity and performance. This simultaneously uplifts overall capabilities to deliver data/information multiple fold compared to how they are utilized individually. This research will take initiatives towards further enhancement of the utility of small satellites for specific and definitive applications within the scope of the Cislunar space. The method demonstrated provides a detailed framework to use the autonomy with Artificial Intelligence to form a synergy of orbits with the ground operations. Several layers of the autonomous operations in various dimensions of the system development are demonstrated, analyzed, and documented specific to small satellite constellations.
뉴스페이스 시대의 점진적인 발전은 여러 기회를 제공함과 동시에, 관련 기술과 이를 관리하는 방법을 정확히 활용해야 할 과제들도 제시하였다. 본 논문은 소형 위성 군집을 주요 운영 시스템으로 활용하여 지구와 달 사이의 공간인 씨스루나(Cislunar)의 지속 가능한 발전과 진화를 목표로 한다. 소형 위성(<500kg)은 지구 기반 문제를 해결할 뿐만 아니라, 달 및 그 너머에 필요한 중요한 데이터를 제공하는 데 있어 큰 도약을 이룰 수 있는 역량으로 인해, 수년에 걸쳐 글로벌 우주 커뮤니티에서 각광받아왔다. 이러한 위성은 군집형태로 있을 때 훨씬 더 효과적이며, 광범위한 생산성과 성능을 발휘하게 된다. 또한, 군집형태로 사용될 경우 개별적으로 사용될 때보다 전반적인 데이터 및 정보 제공 능력이 향상된다. 본 연구는 씨스루나 범위 내, 특정하고 명확한 응용 분야에서 소형 위성의 유용성 향상에 중점을 두고 수행하였다. 인공지능(AI) 기반의 자율성으로 궤도와 지상 운영의 시너지를 형성하는 세부적인 프레임워크를 제시하였다. 소형 위성 군집에 특화된 다차원의 시스템 개발과정에서 자율 운영의 여러 계층이 시연, 분석, 문서화되었다.
