• 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.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제9권3호
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• pp.195-215
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• 2022

The increasing interest in CubeSat platforms ant their capability of enlarging the frontier of possible missions impose technology improvements. Miniaturized electrical propulsion (EP) systems enable new mission for multi-unit CubeSats (6U+). While electric propulsion systems have achieved important level of knowledge at equipment level, the investigation of the mutual impact between EP system and CubeSat technology at system level can provide a decisive improvement for both the technologies. The interaction between CubeSat and EP system should be assessed in terms of electromagnetic emissions (both radiated and conducted), thermal gradients, high electrical power management, surface chemical deposition, and quick and reliable data exchanges. This paper shows how a versatile CubeSat Test Platform (CTP), together with standardized procedures and specialized facilities enable the acquisition fundamental and unprecedented information. Measurements can be taken both by specific ground support equipment placed inside the vacuum facility and by dedicated sensors and subsystems installed on the CTP, providing a completely new set of data never obtained before. CTP is constituted of a 6U primary structure hosting the EP system, representative CubeSat avionics and batteries. For the first test campaign, CTP hosts the ambipolar plasma propulsion system, called Regulus and developed by T4I. After the integration and the functional test in laboratory environment, CTP + Regulus performed a Test campaign in relevant environment in the vacuum chamber at CISAS, University of Padua. This paper is focused on the test campaign description and the main results achieved at different power levels for different duration of the firings.

• 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.

• 우주기술과 응용
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• 제2권1호
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• pp.41-51
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• 2022

큐브위성은 기존의 인공위성과 마찬가지로 지구 관측뿐만 아니라, 우주탐사 분야에도 폭넓게 활용되는 인공위성 플랫폼이다. 또한 우주 공간물리현상을 관측하기 위한 자기장관측 임무에서도 다양한 형태로 제작되어 활용되고 있다. 자기장 측정의 경우, 일반적으로 위성의 자기 교란을 최소화하기 위해 자기장측정기가 위성 몸체로부터 멀리 떨어져 있다. 그러나 큐브위성과 같은 작은 위성의 경우 공간적인 제약으로 인해 자기장 센서의 위치 설정이 제한적이다. 이에 이 논문에서는 큐브위성에서 생성된 자기장 간섭을 추정하여 자기장 측정의 신뢰성에 얼마나 영향을 줄 수 있는지 분석하였다. 주요 잡음원으로는 상대적으로 높은 소비전력을 가진 반작용 휠과 자기 토크로드를 대상으로 조사하였다. 이러한 부품의 자기 쌍극자 모멘트는 제조업체의 데이터 시트에 제공된 정보를 사용하였다. 외부 자기장이 없는 공간에서 3 U 큐브위성 중간에 위치한 자기 토크로드의 잔류 모멘트의 영향은 위성의 몸체 최 외곽 끝에서 약 36,000 nT까지 나타날 수 있음을 확인했다. 또한, 1 nT 미만의 정확한 자기장 측정의 임무라면, 자력계는 위성 본체에서 약 0.6 m 반경 거리 외곽에 있어야 함을 알 수 있었다. 이러한 분석 방법은 자기장 측정을 수행하기 위해 CubeSat을 설계할 때 자기 청결도 분석의 중요한 역할이 될 것으로 기대한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권8호
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• pp.686-696
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• 2017

본 연구에서는 3U 큐브위성의 표준 플랫폼을 기반으로 한누리 5호 위성을 개발하고 이를 검증하였다. 표준 플랫폼의 기계시스템 설계에서는 초소형 부품 및 서브시스템 기능/성능을 초소형 PCB에 집적 및 소형화하도록 하고, 다양한 탑재체를 수용하도록 전기적 능력을 극대화한다. 한누리 5호는 지구저궤도(LEO)에서 운용하는 3U 크기의 큐브위성으로 적외선 카메라를 이용한 지구관측임무와 가이거뮬러 튜브로 우주방사선 측정을 하는 과학임무를 수행한다. 또한, 자체 개발한 소형 가변속제어모멘트자이로(VSCMG)와 퍼지로직 기반의 MPPT (Maximum Power Point Tracking) 등의 부품(장치)들에 대한 기술검증도 포함한다. 한누리 5호의 검증을 위해 한누리 5호 위성체계의 ETB 시험, 기능시험 및 인증(Qualification)과 인수(Acceptance) 수준의 환경시험을 수행하였고 이들 시험결과를 제시하였다.