• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제37권1호
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• pp.51-60
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• 2020

This study designs and analyzes satellite formation flying concepts for the Small scale magNetospheric and Ionospheric Plasma Experiments (SNIPE) mission, that will observe the near-Earth space environment using four nanosats. To meet the requirements to achieve the scientific objectives of the SNIPE mission, three formation flying concepts are analyzed: a cross-shape formation, a square-shape formation, and a cross-track formation. Of the three formation flying scenarios, the cross-track formation scenario is selected as the final scenario for the SNIPE mission. The result of this study suggests a relative orbit control scenario for formation maintenance and reconfiguration, and the initial relative orbits of the four nanosats meeting the formation requirements and thrust limitations of the SNIPE mission. The formation flying scenario is validated by calculating the accumulated total thrust required for the four nanosats. If the cross-track formation scenario presented in this study is applied to the SNIPE mission, it is expected that the mission will be successfully accomplished.

• 천문학회보
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• 제46권1호
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• pp.58.4-59
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• 2021

This presentation introduces Korea's SNIPE (Small scale magNespheric and Ionospheric Plasma Experiment) mission, formation flying CubeSat constellation. Observing particles and waves on a single satellite suffers from inherent space-time ambiguity. To observe spatial and temporal variations of the micro-scale plasma structures on the topside ionosphere, four 6U CubeSats (~ 10 kg) will be launched into a polar orbit of the altitude of ~500 km in 2021. The distances of each satellite will be controlled from 10 km to more than 100 km by formation flying algorithm. The SNIPE mission is equipped with identical scientific instruments, solid-state telescope, magnetometer, and Langmuir probe. All the payloads have a high temporal resolution (sampling rates of about 10 Hz). Iridium modules provide an opportunity to upload changes in operational modes when geomagnetic storms occur. SNIPE's observations of the dimensions, occurrence rates, amplitudes, and spatiotemporal evolution of polar cap patches, field-aligned currents (FAC), radiation belt microbursts, and equatorial and mid-latitude plasma blobs and bubbles will determine their significance to the solar wind-magnetosphere-ionosphere interaction and quantify their impact on space weather.

• 천문학회보
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• 제45권1호
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• pp.39.3-40
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• 2020

For the space weather research, KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) is developing the SNIPE (Small-scale magNetospheric and Ionospheric Plasma Experiment) mission, which consists of four 6U CubeSats of ~10 kg. Besides of space weather research, the SNIPE mission has another astrophysical objective, detecting Gamma-Ray Bursts(GRB). By cross-correlating the light curves of the detected GRBs, the fleet shall be able to determine the time difference of the arriving signal between the satellites and thus determine the position of bright short bursts with an accuracy ~100'. To demonstrate the technology of the GRB observation, CSI gamma-ray detectors combined with GPS and IRIDIUM communication modules are placed on each SNIPE CubeSat. The time of each spacecraft is synchronized and when the GRB is detected, the light curve will be transferred to the Mission Operation Center (MOC) by IRIDIUM communication module. By measuring time difference of each GRB signals, the technology for localization of GRB will be proved. If the results show some possibilities, we can challenge the new astrophysical mission for investigating the origin of GRB.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제35권1호
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• pp.31-37
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• 2018

Pc1 pulsations are geomagnetic fluctuations in the frequency range of 0.2 to 5 Hz. There have been several observations of Pc1 pulsations in low earth orbit by MAGSAT, DE-2, Viking, Freja, CHAMP, and SWARM satellites. However, there has been a clear limitation in resolving the spatial and temporal variations of the pulsation by using a single-point observation by a single satellite. To overcome such limitations of previous observations, a new space mission was recently initiated, using the concept of multi-satellites, named the Small scale magNetospheric and Ionospheric Plasma Experiments (SNIPE). The SNIPE mission consists of four nanosatellites (~10 kg), which will be launched into a polar orbit at an altitude of 600 km (TBD) in 2020. Four satellites will be deployed in orbit, and the distances between each satellite will be controlled from 10 to 1,000 km by a high-end formation-flying algorithm. One of the possible science targets of the SNIPE mission is observing electromagnetic ion cyclotron (EMIC) waves. In this paper, we report on examples of observations, showing the limitations of previous EMIC observations in low earth orbit, and suggest possibilities to overcome those limitations through a new mission.

• 천문학회보
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• 제42권1호
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• pp.40.3-41
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• 2017

Korea Astronomy and Space Science Institute The observation of particles and waves using a single satellite inherently suffers from space-time ambiguity. Recently, such ambiguity has often been resolved by multi-satellite observations; however, the inter-satellite distances were generally larger than 100 km. Hence, the ambiguity could be resolved only for large-scale (> 100 km) structures while numerous microscale phenomena have been observed at low altitude satellite orbits. In order to resolve those spatial and temporal variations of the microscale plasma structures on the topside ionosphere, SNIPE mission consisted of four (TBD) nanosatellites (~10 kg) will be launched into a polar orbit at an altitude of 700 km (TBD). Two pairs of satellites will be deployed on orbit and the distances between each satellite will be from 10 to 100 km controlled by a formation flying algorithm. The SNIPE mission is equipped with scientific payloads which can measure the following geophysical parameters: density/temperature of cold ionospheric electrons, energetic (~100 keV) electron flux, and magnetic field vectors. All the payloads will have high temporal resolution (~ 16 Hz (TBD)). This mission is planned to launch in 2020. The SNIPE mission aims to elucidate microscale (100 m-10 km) structures in the topside ionosphere (below altitude of 1,000 km), especially the fine-scale morphology of high-energy electron precipitation, cold plasma density/temperature, field-aligned currents, and electromagnetic waves. Hence, the mission will observe microscale structures of the following phenomena in geospace: high-latitude irregularities, such as polar-cap patches; field-aligned currents in the auroral oval; electro-magnetic ion cyclotron (EMIC) waves; hundreds keV electrons' precipitations, such as electron microbursts; subauroral plasma density troughs; and low-latitude plasma irregularities, such as ionospheric blobs and bubbles. We have developed a 6U nanosatellite bus system as the basic platform for the SNIPE mission. Three basic plasma instruments shall be installed on all of each spacecraft, Particle Detector (PD), Langmuir Probe (LP), and Scientific MAGnetometer (SMAG). In addition we now discuss with NASA and JAXA to collaborate with the other payload opportunities into SNIPE mission.

• 우주기술과 응용
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• 제2권2호
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• pp.104-120
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• 2022

도요샛(Small Scale magNetospheric and Ionospheric Plasma Experiment, SNIPE)의 과학임무는 전리권 상층부 소규모 플라즈마 구조의 공간적 시간적 변화를 관찰하는 것이다. 이를 위해 4개의 6U 큐브위성(10 kg)이 고도 약 500 km 극궤도로 발사될 예정이며, 상호 위성 간 거리는 편대 비행 알고리즘에 의해 수 10 km에서 수 1,000 km 이상으로 제어된다. 운영 초기에는 4기의 위성이 같은 궤도 평면에 위치하는 종대비행을 하다가 경도상에서 나란히 배치되는 횡대비행으로 전환하여 4기의 서로 다른 지점에서 공간적인 변화를 관측하게 된다. 도요샛에는 입자 검출기, 랑뮈어 탐침, 자력계로 구성된 우주날씨 관측 장비가 각 위성에 탑재된다. 모든 관측기는 10 Hz 이상의 높은 시간 분해능을 가지며 큐브위성에 최적화 설계되었다. 이 외에도 이리디듐 통신 모듈은 지자기 폭풍이 발생할 때 작동 모드를 변경하기 위한 명령을 업로드할 수 있는 기회를 제공한다. 도요샛은 극 지역 플라즈마 밀도 급상승, 필드 정렬 전류, 고에너지 전자의 국소 영역 침투, 적도 및 중위도 플라즈마 거품의 발생 및 시공간적 진화에 대한 관찰을 수행할 예정이며, 이를 통해 태양풍이 우주날씨에 어떠한 영향을 미치는지 탐구하게 된다. 도요샛은 2023년 상반기 러시아 소유즈-2에 의해 카자흐스탄 바이코누르에서 발사될 예정이다.

• 우주기술과 응용
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• 제2권2호
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• pp.81-103
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• 2022

본 논문에서는 근지구 우주환경을 관측하기 위해 국내 최초로 4기가 편대비행으로 운용되는 6U 초소형위성 SNIPE(국문명 도요샛; small scale magnetospheric and Ionospheric plasma experiment )의 본체(BUS) 설계 내용과 개발 과정에 대해 기술하였다. SNIPE는 지구 주위 우주환경을 입체적으로 관측하기 위해 4기가 편대비행을 수행하며, 전리권에서 우주 플라즈마 밀도 및 온도, 그리고 태양 자기장과 전자파 등의 시간적 변화를 동시에 관측한다. 임무 기간은 최소 6개월 이상으로 신뢰성을 높이기 위해 시험인증모델(EQM)과 비행모델(flight model, FM)으로 나누어 개발하였다. 현재 총 4기의 비행모델의 개발을 완료하고 우주환경시험을 모두 마친 SNIPE는 2023년 발사 예정이다. 본 논문에서는 발사를 앞둔 SNIPE 위성 본체의 설계 내용과 개발 과정을 소개하며, 향후 국내에서도 본격적인 임무 수행을 위한 6U급 초소형위성 개발에 유용한 참고 자료가 되기를 기대한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제39권3호
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• pp.109-116
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• 2022

The small-scale magnetospheric and ionospheric plasma experiment (SNIPE) is a mission initiated by the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) in 2017 and comprises four 6U-sized nano-satellites (Korea Astronomy and Space Science Institute Satellite-1, KASISat-1) flying in formations. The main goal of the SNIPE mission is to investigate the space environment in low Earth orbit at 500-km. Because Iridium & GPS Board (IGB) is installed on the KASISat-1, a communication simulation is required to analyze the contact number and the duration. In this study, communication simulations between the Iridium satellite network and KASISat-1 are performed using STK Pro (System Tool Kit Pro Ver 11.2) from the AGI (Analytical Graphics, Inc.). The contact number and durations were analyzed by each orbit and date. The analysis shows that the average access number per day is 38.714 times, with an average of 2.533 times per orbit for a week. Furthermore, on average, the Iridium satellite communication is linked for 70.597 min daily. Moreover, 4.625 min is the average duration of an individual orbit.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권11호
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• pp.919-931
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• 2021

최근 New Space 시대를 맞이하여 초소형위성이 위성시스템 교육용 도구에서 벗어나 민간 우주 산업체, 정부 기관 및 군정찰 기관에서도 우주 비즈니스 및 실질적인 임무 수행을 위해 활용되는 추세이다. 국내에서도 대학을 중심으로 시작한 초소형위성 개발이 점차 민간 산업체를 비롯하여 다양한 주체들이 시도하고 있다. 하지만 초소형위성의 임무 성공 가능성을 높일 수 있는 우주환경시험의 수행 준비 과정과 시험 결과 그리고 그 과정에서 발생되어 질 수 있는 여러 가지 문제들에 대해 정리되고, 그 경험을 공유할 수 있는 자료를 국내에서 찾기가 쉽지 않다. 본 논문에서는 국내 최초로 개발되고 있는 6U급 초소형위성(SNIPE)의 우주환경시험의 준비부터 시험 수행 과정, 시험 결과 그리고 문제점들을 정리함으로써 나노급 초소형위성(Nanosatellite)을 개발하고자 하는 주체들이 시행착오를 줄이고 임무 성공 가능성을 높이는 데 유용한 참고자료로 활용되기를 기대한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권6호
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• pp.455-466
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• 2020

본 연구에서는 다수의 우주 환경 관측용 탑재체를 장착한 6U급 초소형위성에 대한 열모델을 구축하여 이를 기반으로 수행된 열설계에 대해 기술하였으며, 궤도 열해석을 통해 적용된 열설계의 유효성을 입증하였다. 초소형위성의 특성을 고려하여 표면 처리 및 절연체, 열전도체 등의 수동 열제어 기법 위주로 열설계를 진행하였지만, 배터리 및 추력기 등과 같이 작동 온도의 범위가 좁고 궤도 열환경에 직접적으로 노출되는 부품들에 대해서는 능동 열제어 기법 중 하나인 히터를 적용하였다. 궤도 열해석 조건은 기본적으로 위성의 궤도 조건을 바탕으로 하며, 임무 시나리오에 따른 발열량 및 위성의 자세에 따라 임무 모드, 초기 운용 모드, 비상운용 모드, 편대 비행 모드로 분류하여 궤도 열해석을 수행하였다. 각 모드 별 해석 결과를 통해 모든 부품들이 작동 온도 조건을 만족하는 것을 확인하였고, 비상운용 모드의 해석 결과를 통해 배터리 및 추력기의 히터 용량과 작동 주기를 산출하였다.