SIGMA

1. 2013 큐브위성 경연대회 SIGMA 2013. 9. 30.

2. 목차 • 임무 소개 • 큐브위성 상세설계 • 탑재체계 • 전력계 • 자세제어계 • 통신계 • 명령 및 데이터 처리계 • 구조계 • 기대성과

3. 임무 소개

4. 임무 소개 Mission Scientific cubesat with Instruments for Global Magnetic field and rAdiation

5. 임무 소개 Goals 우주환경과 우주방사선의 이해 Scientific Goals • 우주환경과 우주방사선 연구 • 지구자기장 연구 Technical Goals • 탑재체 우주시험 • 측정 장비용 전개장치 연구 • 탑재 컴퓨터 개발

6. 임무요구사항

7. 임무분석 • 1) 궤도 정보 • 궤도 : 750 km • 경사각 : 98 deg • - 1일 지구공전:약 14회 • - 1회전:약 99.9분 • 2) 지상국 교신 시간 • 지상국 : 경희대학교 • 최소앙각:10deg • 회전수: 4 rpm • - 일 평균 교신횟수: 3.85 • - 회당 평균 교신시간: 476.45 s (약 8분)

8. 큐브위성 상세설계

9. 시스템 개요 SIGMA 큐브위성 지상국 구조계 탑재체계 전력계 자세제어계 통신계 명령 및 데이터처리계 비행 소프트웨어

10. 구조계

11. 구조계 Overview Avionics Bus Assy OBC EPS Helium 100 BATT. Sensor Board TEPC Assy UHF Antenna Assy IIB TEPC Detector Assy UHF Antenna Preamp TEPC UHF Antenna Splitter Detector Board TEPC Housing UHF Antenna Splitter TEPC Board Assy HVPS & Interface Board DC-DC Board Solar Array Sun Sensor Assy Sun Sensor Assy Solar Panel Bracket Solar Panel Phototransistor Phototransistor DP5G Board Assembly Part +Y Sun Sensor Housing Sun Sensor Housing +Z Bus Torque Coil Torque Coil +X S-Band Antenna Assy S-Band Antenna S-Band Antenna MAG Assy MAG Sensor MAG Deployer S-Band Antenna Bracket S-Band Antenna Splitter

12. 구조계 Magnetometer 전개장치 • SIGMA의 +Z축 면에 배치 • 두께: 6 mm • 무게: < 350 g • Torsion Spring이용(Beryllium Copper) • 전개 후 위성체와 1 m 떨어진 지점에서 자기장 측정 Avionics Bus • OBC/EPS/Battery/Transceiver/IIB/Sensor Board로 구성 • 각각의 Board는 PC104 커넥터를 통해 연결 • Avionics Bus의 요구높이는 133 mm

13. 탑재체계

14. 방사선 측정장치 : TEPC/RADFET TEPC/RADFET의 개념도 • 유인우주탐사 기반자료 활용 (TEPC-조직등가비례계수기) • 독자적 우주 방사선 데이터 확보 Chamber cover Detector sphere Wire holder(Teflon, PTFE) Detector PCB Preamp PCB Detector holder(Kel-F) Connector PCB TEPC DC-DC board TEPC DP5G board HV port Vacuum port TEPC Interface board RADFET Chamber base D-sub 9pin port

15. 자기장 측정장치 • 지자기장 변화 데이터 획득, 달 및 우주탐사 측정 연구에 활용 Image credit: Honeywell Image credit: NASA Image credit: UCB Magneto Resistive 센서를 이용 Fluxgate 자기장 측정기 Search coil 자기장 측정기 • MR 센서 • 소형 자기장 측정기 제작 가능 • 개발 기간 감소 • CINEMA 1에 장착하여 우주에서 사용 중 • 측정 요구범위내에 정밀도 자료 획득 가능

16. 전력계

17. 전력계 태양전지판 • 각 태양전지판은TASC(Triangular Advanced Solar Cell)로 구성 하여 직접 제작 • LU: 24개, SU: 10개 • 각 면에 부착되는 태양전지판 개수 • +X : 4, -X : 4, +Y : 1, -Y : 1, -Z : 3 Z Y X TASC(Ref. www.spectrolab.com) LU CS-3URPS2-NB (EPS) CS-SBAT2-30 (Battery) SU 출력전압 : 3.3V, 5V 용량 : 30Whr KHUSAT 태양전지판

18. 자세제어계

19. 자세제어계 자세제어 개요 Sun Sensor Torque coil Torque coil이 장착된 SIGMA예상도 SIGMA에 장착된 Sun sensor

20. 통신계

21. 통신계 위성체 통신기기 구성 Divider(UHF) S-band Transmitter Whip Antenna Patch Antenna UHF Transceiver Divider(S-band)

22. 통신계 지상국 구성 SIGMA command data KHU S-band Receiving Station ( Antenna & Receiver ) UHF antenna Transceiver Rotator TNC Rotator controller contact schedule Computer data

23. 명령 및 데이터처리계

24. 명령 및 데이터처리계 명령 및 데이터처리계 • 하드웨어 구성 OBC(On Board Computer) : 위성의 각 서브 시스템으로부터 정보 수집 및 저장 IIB를 통해 위성의 각 서브시스템 제어 지상국으로부터 받은 명령 처리 및태스크 일정 관리 위성의 자세 제어를 위한 알고리즘 처리 IIB(Instrument Interface board) : On Board Computer와의 I2C 및 SPI 통신 탑재체 등 각 기기와의 인터페이스 및 동작 전압 제공 각 서브시스템의 정상 동작 확인을 위한 모니터링 OBC 프로세서 보드(좌)와 마더보드(우) KHUSAT IIB

25. 명령 및 데이터처리계: 인터페이스

26. 기대 성과

27. 협력 체계 주관기관 - 위성제작 기술 자문 - 위성체 성능 및 환경시험 지원 • 위성 및 지상국 운영 기술 지원 • 한국항공우주연구원 연구협력개발 • 탑재체 공동개발 • 한국천문연구원 • 청주대학교 경희대학교 - 학과 간 공동연구 - 핵심모듈 국산화 연구 국제공동연구 - 자세제어 공동연구 • 신뢰성 확보 및 학술교류 • YORK University 연구지원 - 궤도시뮬레이션 협력 • 경연대회 조언 • 연세대학교 산업체 • 기술 자문 및 지원 • 쎄트렉

28. 팀 구성 매니저 탑재 컴퓨터계 구조계 비행소프트웨어 자세제어계 자문 국제협력 협력개발 팀 대표 통신계 전력계 탑재체계 예산 및 일정관리, 문서관리 탑재 컴퓨터 활용 및 FPGA 활용 연구 구조 설계 및 시뮬레이션 분석 비행소프트웨어 개발 자세제어 시스템 설계 및 제작 진호(지도교수) 채규성 박사 김영진 연구원 York Univ. Prof. Regina 한국천문연구원 청주대학교 프로젝트 총괄 및 일정관리 통신 / 지상국 운용, 하네스 설계 전력계 개발 및 태양전지판 제작 TEPC / RADFET 및 자기장 측정기 협력 개발

29. 기대성과 Scientific cubesat with Instruments for Global Magnetic field and rAdiation • 출연 연구기관 및 학과 간 공동연구를 통해 학생들의 연구역량 강화 • 우주환경 및 우주방사선에 대한 이해 도모 • 방사선 피폭에서 우주인을 보호하기 위한 방사선 차폐 기술 개발 • 달 탐사용 큐브위성 기반기술 확보 • 우주공간 자기장 측정을 위한 자기장 검출기 기반기술 확보 • 큐브위성의 핵심 모듈 국산화를 통한 국내 우주기술 인력 저변확대

30. 감사합니다