[논문]3 m급 광학영상 촬영을 위한 6U 초소형위성 시스템 개념설계

김극남; 박상영; 김기환; 박승한; 송영범; 송성찬

doi:10.20910/jase.2022.16.3.105

3 m급 광학영상 촬영을 위한 6U 초소형위성 시스템 개념설계
Conceptual Design of 6U Micro-Satellite System for Optical Images of 3 m GSD 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.16 no.3, 2022년, pp.105 - 114

김극남 (우주비행제어 연구실, 천문우주학과, 연세대학교) , 박상영 (우주비행제어 연구실, 천문우주학과, 연세대학교) , 김기환 (광과학공학과, 연세대학교) , 박승한 (광과학공학과, 연세대학교) , 송영범 (위성센터, 한화시스템(주)) , 송성찬 (위성센터, 한화시스템(주))

초록
AI-Helper

본 연구는 저궤도에서 3 m급 광학 영상을 획득하기 위한 6U 초소형위성 시스템의 개념설계를 제안한다. 3 m급 광학 영상을 촬영하기 위한 광학계를 설계하고 최적화한다. 광학계는 구경 Ø78 mm, 길이 250 mm의 공간 내, 유효 초점거리 1400 mm를 가진다. 이를 탑재할 수 있는 6U 초소형위성의 시스템에 대한 요구조건과 제한조건을 도출한다. 이러한 조건들을 만족하는 자세 및 궤도제어계, 추진계, 명령 및 데이터처리계, 전력계, 통신계, 구조 및 메커니즘계, 열제어계를 설계한다. 설계된 광학 탑재체와 COTS 부품으로 구성된 본체의 서브시스템을 통합하여 6U 초소형위성의 시스템을 완성한다. 전체 시스템의 질량, 전력, 통신에 대한 버짓 분석을 통해 설계규격을 확인한다. 저궤도에서 광학 영상을 획득하기 위한 6U 초소형위성의 운용 개념을 제시한다. 이러한 초소형위성을 대량으로 생산하여 위성군을 구축한다면 감시·정찰 임무나 재난·재해 관리에 활용할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to present a conceptual design of the 6U micro-satellite system for optical image of 3 m GSD. An optical camera system with a payload of 3 m GSD image was designed and optimized. The optical system has a diameter of Ø78 mm, length 250 mm, and 1400 mm focal length. The requirement and constraints were configured for the 6U micro-satellite bus system with the payload. Satisfying the requirement and constraints, the subsystems of the 6U bus were designed such as attitude and orbit control, propulsion, command and data handling, electrical power, communication, structures and mechanisms, and thermal control subsystem. The mass budget, power budget, and communication link budget were also confirmed for the 6U micro-satellite comprising the optical payload and the subsystems of bus. To take optical images, a mission operation concept is proposed for the 6U micro-satellite in a low-Earth orbit. A constellation comprising many 6U micro-satellites studied in this paper, can provide with various data for reconnaissance and disaster tracking.

주제어

표/그림 (13)

표 Table 1 System Requirements and Constraints
그림 Fig. 1 Concept of Operations
그림 Fig. 2 Maksutov Cassegrain Optical System Features with Aperture Diameter Ø78 mm and Length 250 mm [15]
그림 Fig. 3 Bus System Electrical Interface Diagram
표 Table 2 Characteristics of Telescope with Aperture Diameter Ø78 mm and Length 250 mm [15]
그림 Fig. 4 COTS Components List for 6U Micro-Satellite
그림 Fig. 5 Configuration of 6U Micro-Satellite System
그림 Fig. 6 Components on 6U Micro-Satellite System
표 Table 3 System Mass Budget
표 Table 4 System Electrical Power Budget
표 Table 5 Pointing Error Budget
표 Table 6 Propellant Budget (ΔV)
표 Table 7 RF Communication Link Budget

참고문헌 (20)

eoPortal Ditectory, STRaND-1, https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/s/strand-1 (accessed 7 February 2022).
J. Crusan and C. Galica, "NASA's CubeSat Launch Initiative: Enabling broad access to space," Acta Astronautica, vol. 157, pp. 51-60, 2019. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.08.048

상세보기
C.R. Boshuizen, J. Mason, P. Klupar, and S. Spanhake, "Results from the Planet Labs Flock Constellation," Proc. of the 28th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), Logan, UT, 2014.
A. Simonetti, A. Franzoso, and Saggese, and F. Gerace, "Nanosatellite EAGLET-1 Ready for Launch", Proc. of the 4S Symposium, Sorrento, Italy, 2018.
Gunter's Space Page, 1HOPSat 1, ⋯, 8, https://space.skyrocket.de/doc_sdat/1hopsat-td.htm (accessed 7 February 2022).
S. Han, Y. Choi, D.-H. Cho, W.-S. Choi, H. C. Gong, H.-D. Kim, and G-H. Cho, "Analysis of Cubesat Development Status in Korea," J. of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, vol. 45, no. 11, 45(11), pp. 975-988, 2017. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2017.45.11.975

원문보기 상세보기
D.-H. Cho, W.-S. Choi, M.-K. Kim, J.-H. Kim, E. Sim, and H.-D. Kim, "High-Resolution Image and Video CubeSat (HiREV): Development of Space Technology Test Platform Using a Low-Cost CubeSat Platform," International Journal of Aerospace Engineering, vol. 2019. https://doi.org/10.1155/2019/8916416

상세보기
Jensen, J. R., Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective, 2end Ed., Pearson, New Jersey, 2007.
W. J. Smith, Modern Lens Design, 2nd Ed., Mc Graw Hill, New York, 2004.
eoPortal Ditectory, Planet, https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/p/planet (accessed 7 February 2022).
Simera Sense, xScape100, https://simerasense.com/products/xscape100-2/ (accessed 7 February 2022).
Dragonfly Aerospace, Caiman Imager, https://dragonflyaerospace.com/caiman/ (accessed 7 February 2022).
Satsearch, 90 mm Camera, https://satsearch.co/products/kairospace-90mm-camera (accessed 7 February 2022).
Onsemi, KAI-11002: Interline Transfer CCD Image Sensor, 10.7 MP, https://www.onsemi.com/products/sensors/image-sensors/kai-11002, 2022 (accessed 7 February 2022).
G. H. Kim, Study of Design Diameter 78mm Telescope for Cube Satellite, MS Thesis, Dept. of Optics & Photonics, Yonsei University, 2021.
S. Garrett, NASA Systems Engineering Handbook Revision 2. NASA, 2017.
V. Knap, L.K. Vestergaard, and D. Stoe, "A Review of Battery Technology in CubeSats and Small Satellite Solutions," Energies, vol. 13, no. 16, 2020. https://doi.org/10.3390/en13164097

상세보기
M. Casasco, G. Criado, S. Weikert, J. Eggert, M. Hirth, T. Ott, and H. Su, "Pointing Error Budgeting for High Pointing Accuracy Mission using the Pointing Error Engineering Tool," Proc. of the AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, Boston, 2013.
S.Y.W. Low, and Y.X. Chia, "Assessment of Orbit Maintenance Strategies for Small Satellites," Proc. of the 32nd Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), Logan, UT, 2018.
S. Jin, Critical Design and Analysis of CubeSat for Aerosol Monitoring Mission, MS Thesis, Dept. of Astronomy, Yonsei University, 2021.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증