위성은 지상에서의 발사부터 우주에서의 운용까지 다양한 진동환경에 놓인다. 따라서 위성 설계시, 진동은 중요한 고려 대상중 하나이다. 경제적인 발사 비용을 위해 구조체 경량화는 필수적이며, 이는 진동측면에서 위성체내의 장비들에는 불리한 여건이 되고 있다. 또한 영상에 대한 해상도가 높아짐에 따라 탑재체의 지향 안정성의 보장을 위해 탑재체로 전달되는 하중에 대한 요구조건도 엄격해지고 있다. 이러한 상황을 해결하고자 진동절연 시스템이 도입되었으며, 발사체로 부터 전달되는 진동을 감소시키거나, 궤도상 운용중 위성내 장비들이 발생시키거나 이들로 전달되는 진동을 차단하는 방법이 적용된다. 본 논문에서는 진동저감과 관련된 최근의 위성체/발사체 적용 사례들을 살펴보고, 이를 통해 향후 진동절연 시스템 적용에 필요한 고려 사항들을 확인하고자 한다.
본 논문은 광학 탑재체에서 성능예측에 있어 주요 MTF인자를 MATLAB으로 계산하여 기본 광학계 성능 해석 모델을 통합적인 툴로 구현하였다. 그 결과 광학 탑재체 성능 해석에 있어 광학 탑재체의 초기 설계 단계에서 주요 설계인자를 도출하여, 인공위성 광학 탑재체에 있어 지배적인 영향을 미치는 Jitter, Smear, Detector sampling, Detector diffusion등의 MTF인자 및 PSF인자들을 활용하여 광학 탑재체의 성능 예측을 수행함에 있어 간단하고 효율적인 툴을 개발하였다.
과학기술위성 1호는 2003년 9월 27일 러시아의 플레세츠크에서 성공적으로 발사된 후 6개월 여간의 운용을 통하여 초기 위성 안정화 과정과, 임무 수행기간인 2년 동안 정상적으로 위성이 운용될 수 있도록 위성의 운용모드에 따른 파라미터를 궤도상에서 보정하는 과정을 거쳐 전력 시스템이 최상의 조건을 가질 수 있도록 하였다. 초기 위성의 상태 점검과정과 탑재체의 관측을 위한 운용모드 시험과정을 거쳐 현재 위성은 각 궤도별로 “정밀 자세 제어 모드”, “최대 태양 전력 입력 지향 모드”, “자동 지상국 교신모드”, “탑재체 운용 모드”, “S/W 전력 제어”, “자동 파일 다운로드” 등으로 분류되어 운용되고 있으며, 위성의 주컴퓨터에 시나리오 명령구조를 사용하여 탑재체를 운용하고 있다. (중략)
과학기술위성 2호의 주요 임무는 주 탑재체인 마이크로웨이브파 라디오미터(DREAM: Dual-channel Radiometers for Earth and Atmosphere Monitoring)개발, 부 탑재체인 레이저 반사경(SLR: Satellite Laser Ranging) 개발, 그리고 위성체 핵심기술 선행연구를 위한 Frame-Type 위성구조체, 복합소재 태양전지판, Dual-Head 별추적기, CCD 태양센서, 펄스형 플라즈마 추력기, 소형 탑재 컴퓨터 및 고속 X-band 송신기 개발 등을 포함한 100kg급 저궤도 소형위성 개발이다. 본 논문에서는 과학기술위성 2호 시스템에 대하여 설명을 한다. 과학기술위성 2호의 시스템 정의 및 기본적인 운영개념, 과학기술위성 2호의 주 탑재체인 마이크로웨이브파 라디오미터, 부 탑재체인 레이저 반사경, 그리고 이들을 지원하기 위한 위성본체 등을 포함한다.
우리나라에서 개발 중인 저궤도 위성은 아리랑 위성으로, 이제까지 꾸준한 성능향상이 있었다. 이때 탑재체의 성능향상에 따른 탑재체의 전력요구도는 늘어나게 되었고 이에 위성 내부 전력 공급장치의 설계 및 Solar Array의 구성 등 위성 설계가 달라진다. 이에 따라 위성에 전력을 공급하며 위성 통합시험을 진행하는 전력계 전기지상지원장비 설계 시 전력 증가에 따라 많은 고려사항이 필요로 한다. 본 논문은 탑재체에 따른 위성 전력요구도의 변화 및 전력요구도 증가에 따른 전력계 전기지상지원장비 설계 시 고려할 사항에 대해서 다룬다.
천리안위성은 대한민국 최초의 정지궤도 지구관측위성으로써 기상탑재체와 해양탑재체를 이용하여 24시간 지구관측 임무를 수행한다. 위성은 궤도상 시험을 성공적으로 완료하고 2011년 4월부터 정상운영 중이다. 본 논문에서는 천리안위성 기상탑재체의 스캔미러 방사율 보정 알고리즘 및 이의 소프트웨어 구현에 대해서 설명한다.
1990년대 중반이후 선진외국의 위성 제작사들은 상업적인 목적으로 소형 위성체에 고해상도 광학 탑재체를 탑재한 위성을 개발하기 시작하였다. 특히 미국의 Lockheed Martin사에서 IKONOS라는 상업용 고해상도 지구관측 위성을 개발한 이후 미국 및 유럽의 선진외국 사에서 유사한 위성을 개발하여 미국 내 정부의 수요 및 해외고객의 수요를 충족시켰다. 최근 다음 세대 위성의 개발이 진행되어 1-2년 내에 발사를 앞두고 있는데 미국 내의 개발 동향은 위성의 대형화를 통한 성능 및 수명 증대와 더불어 고용량 자세제어 작동기를 사용한 고 기동성능 확보로 요약할 수 있으며, 탑재체 성능의 경우에는 PAN 채널의 경우 0.5 m 이하의 해상도를 갖는 성능 증대를 보이고 있다. 본 기술동향에서는 기존의 개발 되어있는 고해상도 지구관측위성의 특성을 살펴보고 향후 지구 저궤도 고해상도 관측위성의 개발동향에 대하여 분석하였다.
위성 탑재체의 자체개발 능력을 확보하기 위한 노력의 일환으로 탑재체의 전자파특성이 다른 시스템의 성능에 영향을 주는지와 다른 시스템에 의해 탑재체의 성능이 영향을 받는지를 확인하는 전자파환경시험을 통한 탑재체 시스템의 설계검증을 수행하였다. 기술인증모델(EQM) 통신방송위성(CBS) 탑재체를 대상으로 복사 및 전도 잡음의 분석과 측정을 통하여 시스템 규격의 만족 여부를 확인하였고, 외부 잡음성분에 의한 성능변화를 이론적인 방법과 측정을 통해 검증하여 탑재체의 감응도가 전체 성능에 미치는 영향을 확인하였다. 이러한 분석과 시험을 통해 우주환경에서 운용가능한 수준의 EMC 성능을 확인하고 도파관설계 및 조립방법의 개선을 통해 위성 탑재체의 신뢰성과 안전성을 극대화시킬 수 있다.
통신해양기상위성은 기상관측, 해양관측 및 통신방송의 3가지 임무를 수행하는 정지궤도 복합임무 위성이다. 위성본체는 기존의 화성탐사선(Mars Express) 위성의 구조를 확장하여 새로 개발한 구조체에 기존의 E3000 통신위성 버스에 사용하였던 전기전자 부품 및 추진계를 사용한다. 3축제어 위성으로서 태양전지판은 한 쪽에만 부착되어 있으며, 반대쪽에는 종래의 기상위성이 모멘트 균형을 위하여 갖고 있었던 솔라세일(solar sail)을 갖고 있지 않다. 기상탑재체는 미국의 아이티티(ITT)가 제작 공급하고, 해양탑재체는 이에이디에스 아스트리움(EADS Astrium)사와 항공우주연구원이 공동으로 개발하며, 통신 탑재체는 전자통신연구원에서 개발한다. 지상국은 항공우주연구원이, 관제시스템은 전자통신연구원이 개발을 담당하고 있다. 개발의 전 과정이 해외협력 개발로 이루어진다. 설계는 프랑스의 뚤르즈 소재 이에이디에스 아스트리움(EADS Astrium)사에서 한국 기술진의 참여 하에 이루어지며, 조립 및 시험은 항공우주연구원의 시설을 이용하여 한국에서 이루어진다. 발사준비도 공동으로 수행하고, 발사 후 전이궤도운영은 아스트리움사의 지상국을 사용하여 수행하여 목표궤도에 진입시킨 후 항공우주연구원의 지상국에서 궤도 내 시험(in-orbit-test)를 완료한 후 위성을 인도 받는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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