지구자기장을 이용한 소형과학위성의 자세조정

ATTITUDE CONTROL OF SMALL SCIENTIFIC SATELLITE USING GEOMAGNETISM

지구의 남극과 북극 주위를 저고도로 돌고 있는 소형 과학위성의 자세 조정을 위해 지구자기장을 이용하였다. 이것을 위해 소형 과학위성의 Telemetry 자료를 분석하였다. 위성에 장치된 3축 magnetometer에서 자기장 성분의 크기와 변동량을 측정하여 위성의 회전상태를 알아내는 방법이 제시되었다. 위성이 회전축에 대하여 대칭형인 경우 특정한 위치에서의 자세판단이 가능하다. 현재 자세와 원하는 자세를 비교했을 때 나타나는 차이를 각 축에 대한 회전속도의 조절로 제거할 수 있는 방법을 연구하였다. 여기에서는 자세 측정으로부터 얻은 자료를 가지고 magnetorquer에 공급되어야 할 전류의 크기(혹은 유지시간)를 계산하는 기본 알고리즘을 연구하였고 직접 프로그램으로 작성해서 수행시켜 보았다. 이러한 자세제어 방법은 위성이 초기 tumbling 운동을 할 때와 Gravity gradient boom에 의한 수동제어가 이루어진 후에 적용할 수 있다.

Geomagnetism was used to control the attitude of the small scientific satellite at low altitude in sun-synchronous orbit. First, we analyzed the telemetry data. The rotation state of the satellite, can be known from the magnitude and variations of the magnetic field which is measured from the 3 axis magnetometer. In axisymmetric case, it is possible to control the attitude of the satellite by changing the rotation velocity of each 3 axis. The algorithm and the program were developed to calculate the supply time of the current operating the magnetorquer. This attitude control can be applied when the satellite is in tumbling motion and after passive control is attained by the Gravity gradient boom.