우주동력학(Astrodynamics)은 천체 역학(Celestial Mechanics)을 기초로 하여 응용에 가까운 학문입니다. 우주동력학은 천체의 운동뿐 아니라 로켓의 궤도, 인공위성의 궤도를 설명하기 위한 가장 기초적인 지식이 될 것입니다.
여기있는 내용을 학습하고자 프린트해서 쓰는 것은 괜찮지만 상업적인 용도로 쓰이는 것을 불가합니다.
천문학, 천체역학, 인공위성이나 로켓의 궤도 등에 큰 관심이 있는 분에게 좋은 자료가 될 것입니다.
여기에 수록된 내용은 충북대학교 천문우주학과 김천휘 교수님이 "Rorger R. Bate 외 2명"이 저자인 "Fundamentals of Astrodynamics"를 수정 및 보완하여 강의자료로 정리한 내용입니다. 특히 식의 유도과정을 잘 설명해 놓았습니다. 여기에 올려지는 글은 단지 보기 쉽게 다시 정리한 것 뿐입니다.
먼저 제 1장에서는 2체 궤도 역학에 대해서 공부합니다. 이 장에서는 매우 큰 질량을 가진 천체 주위를 도는 그보다 아주 작은 질량을 가진 천체의 운동에 대해서 다룹니다. 제 2장에서는 관측을 통한 궤도 결정 방법에 대해서 다룹니다. 천체나 위성을 관측하고 그 궤도요소를 측정해내는 방법을 서술하게 됩니다. 제 3장에서는 궤도조정의 기초에 대해 다룹니다. 제 4장에서는 시간함수에 따른 위치와 속도를 다루게 되는데 이 장은 천체운동을 기술하는데 있어서 가장 기초가 되는 장입니다. 제 5장에서는 두개의 위치와 그 시간간격으로부터 궤도를 결정하는 방법을 설명합니다. 마지막으로 제 6장에서는 섭동에 관해서 설명할 것입니다.
위에 내용은 계속해서 수정, 보완, 추가가 될 것입니다.
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Contents
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2체 궤도 역학
[PDF]
1.1 역사적 배경과 기본 법칙
1.2 N체 문제
1.3 이체 문제
1.4 운동 상수 (constant of motion)
1.5 궤도 방정식
1.6 에너지(E)와 각운동량(h)의 기하학적 의미
1.7 타원궤도
1.8 원궤도
1.9 포물선 궤도
1.10 쌍곡선 궤도
1.11 기본 단위 (표준단위)
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관측으로부터 궤도결정
2.1 역사적 배경
2.2 좌표계
2.3 궤도 요소(Orbital Elements)
2.4 과 로부터 궤도 요소 결정
2.5 궤도요소로부터 과 를 결정하는 법
2.6 좌표변환
2.7 한번의 radar 관측으로부터 궤도결정
2.8 타원체 지구 모델을 이용한 좌표계에서 좌표계로의 변환
2.9 시간 측정
2.10 3개의 위치벡터로부터 궤도 결정
2.11 광학적인 관측으로부터 궤도 결정
2.12 미분 보정(Differential Correction)에 의한 예비 궤도의 계산
2.13 SPACE SURVEILLANCE (우주 감시)
2.14 TYPE AND LOCATION OF SENSORS (탐지기의 형태와 위치)
2.15 GROUND TRACK OF A SATELLITE (인공위성의 지면 궤도)
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궤도조정의 기초
3.1 저 고도 지구 궤도
3.2 고 고도 지구 궤도
3.3 궤도 평면 내에서의 궤도 변화
3.4 궤도 평면 밖에서의 궤도 조정
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시간의 함수로서의 위치와 속도
4.1 역사적 배경
4.2 이심근점이각의 함수로서의 비행시각
4.3 비행시각에 따른 보편적 수식
4.4 예측문제
4.5 케플러 문제의 고전적 수식화
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두 개의 위치와 시간으로부터 궤도 결정
5.1 역사적 배경
5.2 가우스 문제 - 해의 일반적인 방법들
5.3 p 반복법
5.4 f와 g급수를 이용한 가우스 문제
5.5 원래의 가우스 문제
5.6 관측소에서 본 시선방향으로부터 궤도 결정
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섭동
6.1 도입과 역사적 배경
6.2 코웰(Cowell) 방법
6.3 엔케(Encke) 방법
6.4 변수(요소) 방법
6.5 적분과정과 오차에 대한 언급
6.6 수치 적분 방법
6.7 섭동 가속도의 해석학적 방정식
관련자료/사이트
- McCUSKEY, Introduction to Celestial Mechnics