SLR(Satellite Laser Ranging)

1. SLR(Satellite Laser Ranging) 원리

위성 레이저 측정(Satellite Laser Ranging, SLR)은 지구 기반의 관측소와 궤도 상에 있는 위성 간의 거리를 정밀하게 측정하는 기술입니다. 

SLR 시스템은 지상국에서 발사된 레이저가 인공위성의 반사경까지 도달했다가 다시 지상국으로 돌아오는 시간을 측정하면 지상국과 인공위성 사이의 거리를 계산할 수 있다. 여기에는 여러가지 요인에 의한 오차가 포함되는데 SLR 시스템은 레이저를 사용하여 관측을 수행하기 때문에 다른 관측 시스템에 비해서 오차요인이 적어 관측 모델이 비교적 간단하다. 

2. SLR(Satellite Laser Ranging) 구성

레이저 펄스가 관측소에서 위성으로 전송되고 다시 되돌아오는 데 소요되는 시간을 측정함으로써 이루어집니다. 정확한 거리를 측정하기 위해 관측소, 레이저 펄스, 시간측정장비, 정밀시계, 데이터 분석 기술 등이 필요합니다.

 

① 관측소(Ground System): SLR은 강력한 레이저 시스템이 장착된 지상 관측소를 필요로 합니다. 이 시스템은 위성을 향해 짧은 레이저 펄스를 발사합니다.

② 레이저 펄스: 레이저 펄스는 지구의 대기를 통과하며, 위성과 만나면 일부 펄스가 지상 관측소 쪽으로 반사됩니다.

③ 시간 측정: 지상 관측소는 레이저 펄스를 보냈을 때의 정확한 시간과 위성에 반사된 후 수신된 시간을 기록합니다. 이 시간 차이는 레이저 펄스의 왕복 소요 시간을 계산하는 데 사용됩니다.

④ 정밀한 시계: SLR 측정에는 정확한 시계가 필수적입니다. 관측소와 위성 모두 정밀한 원자 시계를 탑재하여 정확한 시간 동기화를 보장합니다.

⑤ 데이터 분석: 기록된 시간 측정값은 처리되고 분석되어 관측소와 위성 간의 거리를 결정합니다. 이 거리는 기타 데이터와 결합하여 위성의 위치, 궤도 및 기타 매개 변수를 높은 정확도로 결정하는 데 도움이 됩니다.

 

3. SLR(Satellite Laser Ranging) 활용

SLR은 위성의 위치와 궤도를 높은 정확도로 측정하여 다양한 과학적 및 실용적인 응용 분야에 활용됩니다. 특히 지구 과학, 우주 탐사, 대기 과학, 지질학, 해양학 및 기타 학문적 및 실용적 분야에서 널리 활용되고 있습니다.

1) 위성 궤도 정밀 측정: 지상 SLR은 위성의 궤도를 매우 정밀하게 측정할 수 있습니다. 이를 통해 위성의 위치와 운동 상태를 정확하게 결정하여 궤도 예측과 궤도 조정에 필요한 정보를 제공합니다.

2) 지구 동력학 연구: 지상 SLR은 지구의 자전축 변동, 지각 변동, 지구의 형태 변화 등 지구의 동력학적 특성을 연구하는 데 사용됩니다. 이를 통해 지구의 형태와 운동에 대한 이해를 개선하고 지질 변동 및 지구 과학 연구에 기여합니다.

3) 대기 및 대기권 연구: 지상 SLR은 대기층의 밀도, 압력, 온도 등을 정밀하게 측정할 수 있습니다. 이를 통해 대기 중의 대기 화학 반응, 기후 변화, 대기 오염 등과 관련된 연구를 수행할 수 있습니다.

4) 지질 변동 및 지진 연구: SLR은 지구 플레이트 운동, 지진 활동, 지각 변동 등 지질 변동과 관련된 연구를 지원합니다. 이를 통해 지구 내부의 지질 구조와 운동을 이해하고 지질 위험성 평가에 기여합니다.

5) 우주 탐사 및 위성 미션 지원: 지상 SLR은 우주 탐사 미션 및 위성 운용에 필요한 정밀한 궤도 정보를 제공합니다. 이를 통해 위성의 위치와 운동을 추적하고, 위성 미션의 성공을 보장하는 데 도움을 줍니다.

지상 SLR은 위성 및 우주 기반의 연구와 탐사, 지질학, 기후학, 기초 물리학 등 다양한 학문적 분야에서 활용되며, 정밀한 거리 및 궤도 측정을 통해 많은 가치 있는 정보를 제공합니다.