This thesis presents a plan for operating a global disaster monitoring satellite constellation with on-orbit refueling depots in dual modes to cope with the disaster type uncertainties arising in the design and operation of global monitoring satellite constellation.
The dual-mode satellite constellation system has a normal mode and a disaster mode, and its modes are switched through orbit transfer maneuvers where the fuel consumed for the mode change is resupplied by the on-orbit depots. In order to run such a dual-mode satellite constellation system, an operational framework is proposed, and the modules constituting the framework are defined. Then, the validity of the proposed operational framework is discussed through the simulation results for various strategies for orbit transfer maneuvers and predefined scenarios.
The modules composing the operational framework are classified into 6 categories: a mission requirement module, DMO constellation configuration module, transfer maneuvering phase module, transfer scheduling module, satellite assignment module, and NMO constellation reconfiguration module. Each module is for solving its own predefined problems, and the operational framework is to minimize required fuel consumption and configuration time, which are two principal costs incurred in operating the dual-mode constellation.
The simulation results show that the strategies for operating the dual-mode disaster monitoring constellation based on the proposed operational framework are effective when the on-orbit refueling depots are utilized. Through expanded approaches in the future, it is expected to resolve problems emerging in the operation of the dual-mode satellite constellation supported by the on-orbit refueling depots.
본 논문은 궤도상 재보급 기지를 활용한 지구 전역 재해 모니터링 위성군의 설계와 운용에 있어 존재하는, 재해의 종류에 대한 불확실성에 대응하기 위한 이중 모드 위성군 시스템의 운용 방안을 제시한다.
이중 모드 위성군 시스템은 평시 모드와 재난 모드 두 가지로 구성되며, 임무 발생 시 모드 간의 전환은 궤도 천이 기동을 통해 이루어지는데 이 때 필요한 연료를 궤도상 보급 기지로부터 수급 받는다. 이와 같은 특징을 지닌 이중 모드 위성군 시스템을 운용하기 위해 이중 모드 위성군 운용 프레임워크를 제안하였으며, 프레임워크를 구성하는 각각의 모듈들을 정의하여 궤도 천이 전략과 시나리오에 따른 시뮬레이션 결과를 통해, 제안된 운용 전략에 대한 유효성에 대해 기술하였다.
프레임워크를 구성하는 모듈들은 크게 6가지로 구분되며 이들은 임무 요구 조건 모듈, 재난 모드 위성군 구성 모듈, 궤도 천이 기동 모듈, 궤도 천이 스케쥴링 모듈, 위성 할당 모듈, 평시 모드 위성군 재배치 모듈로 나뉜다. 각 모듈은 미리 정의된 개별 문제의 해를 찾아가는 과정으로 이루어지며, 이중 모드 위성군 운용 프레임워크는 위성군 운용 시 발생하는 비용의 두 가지 측면인, 연료 소모량과 시스템 구성 시간을 최소화 하는 것을 그 목적으로 한다.
본 논문에서 제시한 프레임워크를 기반으로 한 이중 모드 위성군 운용 전략은 궤도상 재보급 기지를 활용했을 때 충분한 유효성을 지니며, 차후 위성군 운용에 대한 확대된 접근을 통해 실제 궤도상 연료 재보급 기지를 활용하여 이중 모드 위성군을 운용할 시 야기될 수 있는 문제점들을 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
