중형과학로켓, KSR-II를 이용한 이온층 전자 밀도 및 온도 분포 측정에 관한 연구

This paper reports the results obtained from the Langmuir probe (LP) and Electron Temperature Probe (ETP) experiments on the sounding rocket KSR-II (Korean Scientific Rocket - II) which was launched on Jun 11, 1998 at 10:00 KST from Tae-An peninsula (37$^{\circ}$ N, 126$^{\circ}$ E). The instruments successfully measured the electron density, electron temperature, and the floating potential at altitudes of 73km to 130km. While the electron temperature measurement is not easy in this region, since the temperature is very low and the contamination effect of the probe may give rise to a problem, we were able to obtain a reasonable electron temperature profile by employing two independent methods, the pulse modulated Langmuir Probe and Electron Temperature Probe. The preliminary results show that electron density increases sharply at about 90km, and forms a peak at 102km. The density profile is roughly consistent with IRI (International Reference Ionosphere)95-model or PIM (Parameterized Ionospheric Model) results except that the peak density appears at 110km in the model and model electron density is slightly lower than the observed one. Electron temperature obtained from ETP fluctuates between 200$^{\circ}$K and 700$^{\circ}$K, an effect presumably coming from the wakes developed by LP, and it tends to increase with the altitude, which is consistent with the LP results. 1998년 6월 11일 오전 10시(KST)에 태안 반도(37。N, 126。E)에서 발사된 국산 로켓 KSR-II는 73km에서 130km고도에 걸쳐 전자 밀도, 전자 온도, 부동 전위 등을 관측하는데 성공하였다. 이 지역은 이온 층의 E-region에 해당하는 지역으로 전자 온도가 낮고 특히 Probe의 오염 효과에 의해 오차가 생길 수 있기 때문에 전자 온도에 대한 정확한 데이터를 얻기가 쉽지 않다. 본 실험에서 사용된 장비는 Langmuir Probe (LP)와 Electron Temperature Probe (ETP)로 두 가지 서로 다른 probe를 통해 얻은 전자 온도를 비교하여 검증된 전자 온도를 구할 수 있었다. 실험 결과 전자 밀도는 약 90km지점에서 급격히 증가하여 약 102km지점에서 최대 전자 밀도를 갖고 이 이상의 고도에서는 점차 감소하는 것으로 나타났다. 이는 최대 전자밀도가 110km에서 나타나는 IRI(International Reference Ionosphere)95-model이나 PIM(Parameterized Ionospheric Model)과 비교해 보면 다소 낮은 고도에서 최대 전자 밀도가 존재하였음을 알 수 있으며 측정된 값은 모델 계산에 비해 약간 큰 값을 갖는 것으로 나타났다. 한편 ETP로 측정된 전자 온도는 200$^{\circ}$K에서 700$^{\circ}$K에서 LP에 의한 교란 효과로 추정되는 요동현상을 보였으며 이를 제외하면 전자 온도가 고도에 따라 다소 증가하는 경향을 볼 수 있었다. LP를 통해 구한 전자 온도는 125km이상의 고도에서 ETP를 통하여 구한 전자 온도와 어는 정도 일치한다는 점에서 신뢰할 만한 측정값을 얻었다고 판단된다.