• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제6권5호
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• pp.427-442
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• 2019

Small satellites represent an emerging opportunity to realize a wide range of space missions at lower cost and faster delivery, compared to traditional spacecraft. However, small platforms, such as CubeSats, shall increase their actual capabilities. Miniaturized electric propulsion systems can provide the satellite with the key capability of moving in space. The level of readiness of miniaturized electric propulsion systems is low although many concepts have been developed. The present research intends to build a flexible test platform for the assessment of selected small propulsion systems in relevant environment at laboratory level. Main goal of the research is to analyze the mechanical, electrical, magnetic, and chemical interactions of propulsion systems with the modern CubeSat-technology and to assess the performance of the integrated platform. The test platform is a 6U CubeSat hosting electric propulsion systems, providing mechanical, electrical and data interfaces, able to handle a variety of electric propulsion systems, thanks to the ability to regulate and distribute electric power, to exchange data according to several protocols, and to provide different mechanical layouts. The test platform is ready to start the first verification campaign. The paper describes the detailed design of the platform and the main results of the AIV activities.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권5호
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• pp.65-75
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• 2017

본 연구에서는 3U 큐브위성의 표준 플랫폼을 개발하였으며, 개발된 표준 플랫폼을 3U 큐브위성인 한누리 5호에 적용함으로써 기능 및 성능을 검증하였다. 표준 플랫폼의 설계를 위해 기존 큐브위성 및 최신기술을 조사하여 3U 큐브위성 플랫폼 규격을 선정하였으며, 범용적으로 사용이 가능하도록 설계하였다. 표준 플랫폼은 1.5U 크기로 설계 및 제작되었고, 모듈러 개념으로 개발되어 사용자의 요구임무에 맞게 탑재체와 자세제어 구동기 등을 추가 및 확장시킬 수 있다. 또한 전력계의 경우 태양전지판, 배터리 및 전개 메커니즘을 사용자가 직접 구성하도록 설계하였다. 기계시스템 설계에서는 초소형 부품 및 서브시스템 기능/성능을 초소형 PCB에 집적 및 소형화하도록 하고, 다양한 탑재체를 수용할 수 있도록 플랫폼의 공간 활용률을 극대화하였다. 3U 큐브위성 개발 시, 위성 플랫폼은 개발된 표준 플랫폼을 채택하여 추가적인 기능 검증 등을 줄여 전체 위성개발에 대한 비용 및 일정을 단축시킬 수 있다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제37권4호
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• pp.219-228
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• 2020

A CubeSat platform has become a popular choice due to inexpensive commercial off-the-shelf (COTS) components and low launch cost. However, it requires more power-efficient and higher-data rate downlink capability for space applications related to remote sensing. In addition, the platform is limited by the size, weight and power (SWaP) constraints as well as the regulatory issue of licensing the radio frequency (RF) spectrum. The requirements and limitations have put optical communications on promising alternatives to RF communications for a CubeSat platform, owing to the power efficiency and high data rate as well as the license free spectrum. In this study, we analyzed the performance of optical downlink communications compatible with CubeSat platforms in terms of data rate, bit error rate (BER) and outage probability. Mathematical models of BER and outage probability were derived based on not only the log-normal model of atmospheric turbulence but also a transmitter with a finite extinction ratio. Given the fixed slot width, the optimal guard time and modulation orders were chosen to achieve the target data rate. And the two performance metrics, BER and outage data rate, were analyzed and discussed with respect to beam divergence angle, scintillation index and zenith angle.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제30권4호
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• pp.335-344
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• 2013

TRiplet Ionospheric Observatory-CubeSat for Ion, Neutron, Electron & MAgnetic fields (TRIO-CINEMA) is a CubeSat with 3.14 kg in weight and 3-U ($10{\times}10{\times}30$ cm) in size, jointly developed by Kyung Hee University and UC Berkeley to measure magnetic fields of near Earth space and detect plasma particles. When a satellite is launched into orbit, it encounters ultra-high vacuum and extreme temperature. To verify the operation and survivability of the satellite in such an extreme space environment, experimental tests are conducted on the ground using thermal vacuum chamber. This paper describes the temperature control device and monitoring system suitable for CubeSat test environment using the thermal vacuum chamber of the School of Space Research, Kyung Hee University. To build the chamber, we use a general purpose thermal analysis program and NX 6.0 TMG program. We carry out thermal vacuum tests on the two flight models developed by Kyung Hee University based on the thermal model of the TRIO-CINEMA satellite. It is expected from this experiment that proper operation of the satellite in the space environment will be achieved.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.94-102
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• 2023

큐브위성용 태양전지판 분리장치는 열선 또는 저항소자의 발열로 나일론선을 절단하여 구조물의 구속을 해제하는 나일론선 절단방식 구속분리장치가 주로 적용되고 있다. 일반적으로 태양전지판 조립체의 발사하중을 고려한 구조해석을 수행하여 구속분리장치의 설계가 이루어지고 있으나, 발사 이후 궤도 열환경에 대한 구속분리장치의 열적 검토 및 분석사례는 전무한 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 현재 개발중인 큐브위성 STEP Cube Lab-II에 적용되는 나일론선 절단 기반 구속분리장치의 열적 안정성 평가를 수행하고자 한다. 위성이 POD (Picosatellite Orbital Deployer)에서 사출되고 태양전지판이 전개되기까지의 분리장치 온도 분포를 검토하여 분리장치의 허용온도 범위 내에서 안정적인 구속 분리가 될 수 있도록 분리장치에 대한 궤도 열해석을 수행하였다. 또한, 열해석 결과를 기반으로 열진공시험을 수행하여 분리장치의 설계를 검증하였다.

• 우주기술과 응용
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• 제4권2호
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• pp.87-104
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• 2024

큐브위성은 저비용, 짧은 개발 기간, 임무 지향적 성능 고도화, 군집 및 편대 비행을 통한 다양한 임무 수행이 가능하여 지구관측, 우주탐사, 우주 과학기술 검증 등 다양한 분야에서 활용성이 높다. 최근 큐브위성의 활용성이 높아지고 응용 분야가 확대됨에 따라 대용량 데이터의 고속 전송에 대한 요구가 전례 없이 증가하고 있는 추세이다. 레이저 기반 자유공간 광통신 기술은 기존 전파통신 방식 대비 고속으로 대용량 데이터 전송이 가능하고, 비면허대역 스펙트럼 사용, 저비용, 저전력, 높은 보안 특성 및 소형 통신 플랫폼의 활용 가능성 등 다양한 장점이 있어 큐브위성 임무 지원을 위한 고성능 통신 수단으로 적합하다. 본 논문에서는 큐브위성 기반 우주 레이저 통신 핵심 구성요소 및 특징을 살펴보고, 최근 연구동향, 대표 기술개발 사례 그리고 실증 결과와 함께 향후 개발 계획 등에 대해 살펴보고자 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권5호
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• pp.89-97
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• 2021

현재 백두산의 분화 징후 및 지구관측을 목적으로 광학 및 중·장적외선 카메라를 탑재한 6U 규격의 초소형위성 STEP Cube Lab-II (Cube Laboratory for Space Technology Experimental Project-II)가 개발되고 있다. 궤도상에서의 위성을 안정적으로 운용하기 위해서는 전 임무기간 동안 위성에 탑재된 장비가 허용온도범위 내 만족이 가능한 열설계가 필수적이며, 이에 앞서 위성이 겪을 수 있는 궤도 열환경에 대한 분석이 선행되어야 한다. STEP Cube Lab-II는 향후 한국형발사체 (KSLV-II)를 통해 발사될 예정이나, 현재 발사시간 미정으로 궤도가 정해지지 않은 상태이다. 따라서 본 논문에서는 큐브위성이 겪을 수 있는 최악의 궤도 조건 분석을 위해 예상되는 발사시간 이력을 토대로 위성의 열 유입량 분석을 수행하여 발사시간에 따른 열적 영향성 분석을 수행하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제29권1호
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• pp.23-31
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• 2012

Thermal analysis and control design are prerequisite essential to design the satellite. In the space environment, it makes satellite survive from extreme hot and cold conditions. In recent years CubeSat mission is developed for many kinds of purpose. Triplet Ionospheric Observatory (TRIO)-CubeSat for Ion, Neutral, Electron, MAgnetic fields (CINEMA) is required to weigh less than 3 kg and operate on minimal 3 W power. In this paper we describe the thermal analysis and control design for TRIO-CINEMA mission. For this thermal analysis, we made a thermal model of the CubeSat with finite element method and NX6.0 TMG software is used to simulate this analysis model. Based on this result, passive thermal control method has been applied to thermal design of CINEMA. In order to get the better conduction between solar panel and chassis, we choose aluminum 6061-T6 for the material property of standoff. We can increase the average temperature of top and bottom solar panels from $-70^{\circ}C$ to $-40^{\circ}C $ and decrease the average temperature of the magnetometer from $+93^{\circ}C$ to $-4^{\circ}C$ using black paint on the surface of the chassis, inside of top & bottom solar panels, and magnetometer.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권4호
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• pp.363-372
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• 2016

SIGMA(Scientific cubesat with Instruments for Global Magnetic field and rAdiation) 큐브 위성은 근 지구 자기장 세기와 우주 방사선량 측정을 위해 경희대학교에서 개발한 초소형 인공위성이다. 우주 임무 수행을 위해 비행 소프트웨어는 위성을 제어하고 데이터를 처리하는 중요한 역할을 담당한다. 본 연구에서는 SIGMA 큐브위성의 임무 수행을 위해 비행소프트웨어를 구현한 것으로서 일반적으로 임베디드 시스템에서 사용하는 실시간 운영체제를 사용하지 않고 단일 프로세스 내에서 모든 태스크를 처리하도록 구현하였다. 이는 SIGMA 큐브위성의 임무 수행 절차와 시스템 제어 방법을 고려한 것으로서 소프트웨어의 오버헤드(overhead)를 낮추고 임무 수행에 집중할 수 있는 효과적인 방법이다.

• 천문학회보
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• 제39권1호
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• pp.54.1-54.1
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• 2014

Kyung Hee University has been developing a CubeSat for the space science mission called SIGMA (Scientific cubesat with Instrument for Global Magnetic field and rAdiation), which includes TEPC (Tissue Equivalent Proportional Counter) and a magnetometer. SIGMA has a 3-unit CubeSat, and the weight is about 3.2 kg. The main payload is TEPC which can measure the Linear Energy Transfer (LET) spectrum and calculate the equivalent dose for the complicated radiation field in the space. The magnetometer is a secondary payload using a miniaturized fluxgate magnetometer. We expect it to have a 1 nT resolution in the dynamic range of ${\pm}65535$ nT. An Attitude Control System (ACS) spins the SIGMA spacecraft 4 rpm with the spin axis perpendicular to the ecliptic plane. Full duplex communication is consists of VHF uplink and S-band and UHF downlink. In this paper, we introduce the system design and the scientific purpose of the SIGMA CubeSat mission.