정지궤도 환경에서 인공위성 표면 충전 연구

Abstract

위성 등 우주선과 우주 플라즈마와의 상호작용에 의하여 우주선에 전하가 축적되는 현상을 우주선 충전이라 한다. 이러한 전하 축적이 과도하게 일어나면 우주선 표면에서 정전기 방전이 발생하고, 이는 위성손상 및 오작동을 야기하는 것으로 알려져 있다. 이러한 우주선 충전 현상은 지자기 폭풍 상황에서 특히심해지기 때문에 우주기상 변화에 강건한 위성의 설계를 위해서는 반드시 고려되어야 한다. 본 논문에서는최악의 정지궤도 플라즈마 환경에서 우주선 충전 현상을 상용 소프트웨어를 사용하여 관찰하였다. 시뮬레이션은 야간과 주간에 대해서 진행되었으며, 위성 표면의 전위와 전위차를 계산하고 이를 이용하여 정전기방전이 일어날 수 있는 부분을 확인하였다. 위성의 표면 전위 분포는 표면의 재질에 따라 변화하였으며, 정전기 방전이 일어나는 지역 또한 주간과 야간에 달라질 수 있다는 사실도 확인하였다. 본 연구는 우주선충전으로 인한 위성의 정전기 방전 문제를 식별하고 이로 인한 위성 전기적인 손상을 분석 및 평가하는데유용한 자료가 될 것으로 기대된다.