Development Trends of Thermal Control Design and Analysis of Robotic Arm Payload for Spacecraft

인공위성 로봇팔 탑재체의 열 제어 설계 및 해석 개발 동향

In the New space era, satellites are being developed to perform on-orbit service (OOS) missions. Various missions for orbital service include failure repair, refueling, towing, component replacement, and space construction, and in order to do so, a robot arm payload must be mounted. Unlike conventional satellite payloads, the robot arm payload is not move in a fixed state, but is a payload that must move continuously to perform the mission. It is also characterized by the need to perform the mission while being directly exposed to outer space, rather than existing inside the structure of the satellite. Due to the characteristics of these payloads, thermal design and interpretation that can be operated smoothly in an extreme space thermal environment is essential, but there are not many papers on thermal design and interpretation of the robot arm. This paper introduces and summarizes cases of thermal design and interpretation of robot arm payloads developed so far, and finally, it intends to suggest directions for thermal design and interpretation of robot arm payloads to be developed in the future.

뉴스페이스(New Space) 시대에 이르러 궤도상 서비싱(OOS, on orbit servicing) 임무를 수행하기 위한 인공위성들이 개발되고 있다. 궤도상 서비싱을 위한 다양한 임무는 고장수리, 재급유, 견인, 구성품 교체, 우주 상 건설 등의 여러 임무가 있으며, 이를 수행하기 위해 로봇팔 탑재체가 탑재되어야 한다. 로봇팔 탑재체는 기존 인공위성의 탑재체와 달리 고정된 상태로 움직이지 않는 것이 아니라 임무 수행을 위해 지속적으로 움직여야 하는 탑재체라는 특징이 있으며, 또한 인공위성의 구조체 내부에 존재하는 것이 아닌 우주공간에 직접적으로 노출된 상태로 임무 수행을 해야 한다는 특징이 있다. 이러한 탑재체의 특징으로 인해 극한의 우주 열환경에서 이상 없이 운용될 수 있는 열 설계 및 해석은 필수적이나, 로봇팔 열 설계 및 해석에 대한 논문은 그리 많지 않은 실정이다. 본 논문에서는 현재까지 개발된 로봇팔 탑재체에 대한 열 설계, 해석에 대한 사례들을 소개 및 정리하였으며, 마지막에는 앞으로 개발할 로봇팔 탑재체의 열 설계 및 해석에 대한 방향을 제시해 보고자 한다.