• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.167.2-167.2
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• 2012

경희대학교와 UC Berkeley, Imperial College London에서 공동으로 진행하는 TRIO-CINEMA Mission(TRiplet Ionosphere Observatory-Cubesat for Ion, Neutral, Electron and MAgnetic fields)은 총 3기의 초소형 위성으로 구성되어 있다. 3기의 위성은 고도 650~800km 상공의 태양동주기 궤도운동을 예상하고 있으며, 지구 근접공간의 입자 검출과 자기장 측정의 과학 임무를 맡게 된다. TRIO-CINEMA 비행 모델(Flight Model)의 환경시험은 진동시험과 열진공시험으로 진행되었다. 진동시험은 X, Y, Z 세 축에 대해 Sine 과 Random 모드로 진행되었다. TRIO-CINEMA가 탑재 될 러시아의 드네프르 로켓의 요구사항은 각 축에서 20Hz 이상의 고유진동수, Sine의 경우 최대 0.8G와 4oct/min Sweep Rate, Random의 경우 5.2Grms 와 35초의 지속시간에서의 안정성을 만족하는 것이다. 시험 결과 TRIO-CINEMA가 요구사항을 모두 만족시키는 것을 확인하였다. 또한, 열 주기 시험(Thermal Cycling Test)을 진행하여 우주공간에서 위성 시스템이 정상 동작하는지에 대한 신뢰성을 검증하였다. 열주기 시험은 미국 MIL표준 값을 참고하여 $10^{-6}Torr$에서 $-20{\sim}30^{\circ}C$의 온도를 주었으며, 시험을 진행하는 동안과 시험 후에 위성이 정상작동 함을 확인하였다. 이에 본 연구의 시험 방법과 그 결과를 기술하였다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.1
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• pp.67.2-67.2
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• 2012

경희대학교와 UC Berkeley, Imperial College London은 우주관측을 위한 초소형 인공위성인 TRIO-CINEMA(TRIO-CINEMA) Project를 수행하고 있다. TRIO-CINEMA는 총 3기의 인공위성으로 경희대학교에서 2기의 위성을, UC Berkeley에서 1기의 위성을, Imperial College에서 3개의 자력계를 제작하고 있다. CINEMA는 Cubesat의 3U 규격으로 크기는 $100mm{\times}100mm{\times}340.5mm$이고 무게는 약 3 kg, 소비전력은 약 3 W이며, 지구 주변의 ENA측정을 위한 주 탑재체인 STEIN(SupraThermal Electrons, Ions, and Neutrals)과 자기장 측정을 위한 부 탑재체인 MAGIC(MAGnetometer from Imperial College)이 탑재되어 약 1년간 800 km 태양동주기 궤도에서 임무를 수행할 예정이다. 위성의 발사는 별도의 POD(Picosatellite Orbital Deployer)라는 Adaptor를 사용해 발사체에 탑재되는데, 발사환경에서 위성이 받을 모든 현상에 관하여 NX Nastran을 사용해 계산을 진행하였다. 계산 결과의 검증을 위해 위성의 Structure Model을 가지고 Random Vibration test를 수행해 위성의 고유 진동수를 측정하였다. 또한 위성이 궤도에서 운용 중 다양하게 받게 되는 열원에 따른 위성의 각 부분의 온도변화를 NX TMG program을 사용하여 계산하였다. 계산 결과의 검증을 위해 3월 Thermal Cycle test 및 Thermal Balance test를 수행할 예정이다. UC Berkeley에서 제작한 위성 1기는 제작완료 후 발사를 위해 발사장으로 배송을 완료하였고, 경희대학교에서 제작 중인 CINEMA 위성 2기는 2012년 후반기 러시아에서 Dnepr 로켓을 사용해 발사 예정이다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• v.30 no.4
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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.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.199.1-199.1
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• 2012

TRIO-CINEMA(TRiplet Ionospheric Observatory-Cubesat for Ion, Neutron, Electron & MAgnetic field)는 지구근접공간에서의 미세 자기장 변화 및 중성입자의 검출을 목적으로 경희대학교와 UC Berkeley가 공동 개발하는 초소형위성이다. 초소형위성은 내부 공간이 협소하여 효율적인 공간배치 및 위성체발사 시 진동에도 견딜 수 있도록 harness가 제작되어야 한다. CINEMA는 OBC, EPS, 배터리, 수신기, IIB(Instrument Interface Board), MAGIC(MAGnetometer Imperial College) board, HVPS(High Voltage Power Supply)로 구성된 avionics bus와 MAGIC, STEIN(Supra Thermal Electron, Ion, Neutral)의 payload, Solar panel, UHF와 S-band 안테나로 구성되어 있다. Solar panel에서 생산된 전력은 EPS를 통해 배터리에 저장되고 PC104를 통해 avionics stack의 각 board로 전력이 분배된다. IIB는 탑재체 파트와 연결되어 이를 제어하고 HVPS에서 STEIN에 공급되는 고전압은 특수 와이어를 통해 연결되며 UHF 안테나와 S-band 안테나는 RF 케이블로 수신기와 송신기가 연결되어 있다. 각각의 harness는 케이블타이와 lacing tape로 위성체와 고정되며 커넥터는 고정 지지대를 제작하여 나사로 체결하였다. CINEMA에 적용된 harness는 진동시험과 열진공시험을 통해 harness와 시스템의 안정성이 검증 되었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• v.29 no.1
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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.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.117.1-117.1
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• 2012

Energetic neutral atoms (ENAs) are emitted by charge exchange collisions between energetic ions and cold neutral atoms. ENAs can be used as an alternative measure of the energetic ions in the source region because they maintain the energy and pitch angle of the source energetic ions. In the present study we present simulation results of the ENA emissions during a magnetic storm to be measured by the STEIN instrument onboard the CINEMA/TRIO satellites. The CINEMA/TRIO mission consists of three identical cubesats with low-altitude orbits. The STEIN instrument onboard each cubesat can measure ENAs with energies from ~4 keV to ~20 keV as well as suprathermal electrons and ions. The measurement of ENA emissions from ring current by STEIN is simulated using the models for energetic ring current ions and geocoronal neutral atoms. Especially we will discuss about the energy spectrum of the ENAs and the effect of transient variations of the ring current.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.230.2-230.2
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• 2012

경희대학교에서 제작중인 초소형 위성 TRIO-CINEMA (TRiplet Ionosphere Observatory-Cubesat for Ion, Neutral, Electron and MAgnetic fields)에 탑재될 입자검출기 STEIN (SupraThermal Electron, Ion, Neutral)은 정전 편향기를 이용하여 4~300keV의 대전입자 혹은 중성입자들을 분리하여 검출하도록 이루어져있다. CINEMA 운용 궤도에서는 STEIN 정전 편향기를 통하지 않고 검출기 내부로 들어오는 입자들로부터 생기는 배경계수가 포함되어 검출될 것으로 예상되므로 STEIN 검출기의 결과값의 신뢰성을 높이기 위해 배경계수값을 예측할 필요성이 있다. 본 연구에서는 SPENVIS (The Space Environment Information System)를 통해 CINEMA 운용 궤도에 존재하는 입자들의 유량을 계산하였고 GEANT4 (GEometry ANd Tracking)를 통해 CINEMA 운용 궤도상의 STEIN의 외부 환경을 모사하여 배경계수값을 예측하였다. 향후 STEIN의 측정값에 배경계수값을 차감한다면 측정값의 신뢰성이 높아질 것으로 기대된다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.168.1-168.1
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• 2012

TRIO-CINEMA(TRiplet Ionospheric Observatory-Cubesat for Ion, Neutral, Electron, MAgnetic fields)는 중량 3 kg의 초소형 인공위성 3기로 구성되며, 그 임무는 근 지구 플라즈마 입자 검출 및 자기장계측이다. 3기 중 1기는 UC Berkeley에서, 2기는 경희대학교에서 제작 및 운용된다. 경희대학교 천문대에 IGSS(Integrated Ground Support Software), TNC(Terminal Node Controller), 송신기, 안테나제어기와 안테나로 구성된 지상국을 구축하였으며 위성에 명령을 전달하는 기능을 수행한다. 위성으로부터 데이터 수신은 한국천문연구원의 안테나와 수신기를 이용할 예정이다. 2기의 위성을 하나의 지상국에서 운용하기 위해서는 각 위성에 대한 송신 주파수 변경 및 패스스케줄(pass schedule) 조정이 필요하며, 이를 수행할 수 있는 RF Chain을 구축하였다. 본 연구는 RF Chain 구축과 검증과정을 기술하였으며, 시스템의 검증으로 원거리 필드 테스트, 데이터 통신 테스트, 링크 여유 분석 등을 수행하였다.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2009.10a
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• pp.42.3-43
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• 2009

Triplets of identical cubesats will be built to carry out the following scientific objectives: i) multi-observations of ionospheric ENA (Energetic Neutral Atom) imaging, ii) ionospheric signature of suprathermal electrons and ions associated with auroral acceleration as well as electron microbursts, and iii) complementary measurements of magnetic fields for particle data. Each satellite, a cubesat for ion, neutral, electron, and magnetic fields (CINEMA), is equipped with a suprathermal electron, ion, neutral (STEIN) instrument and a 3-axis magnetometer of magnetoresistive sensors. TRIO is developed by three institutes: i) two CINEMA by Kyung Hee University (KHU) under the WCU program, ii) one CINEMA by UC Berkeley under the NSF support, and iii) three magnetometers by Imperial College, respectively. Multi-spacecraft observations in the STEIN instruments will provide i) stereo ENA imaging with a wide angle in local times, which are sensitive to the evolution of ring current phase space distributions, ii) suprathermal electron measurements with narrow spacings, which reveal the differential signature of accelerated electrons driven by Alfven waves and/or double layer formation in the ionosphere between the acceleration region and the aurora, and iii) suprathermal ion precipitation when the storm-time ring current appears. In addition, multi-spacecraft magnetic field measurements in low earth orbits will allow the tracking of the phase fronts of ULF waves, FTEs, and quasi-periodic reconnection events between ground-based magnetometer data and upstream satellite data.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• v.29 no.1
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• pp.33-40
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• 2012

Triplet Ionospheric Observatory (TRIO) CubeSatforIon, Neutral, Electron MAgneticfields (CINEMA) is a CubeSat with the weight 3 kg that will be operated in the orbit conditions of about 800 km altitude and $90^{\circ}$ inclination angle, using the S-band and ultra-high frequency (UHF)-band communication frequencies. Regarding the communication antenna loaded on the satellite, the two patch antennas has the downlink function in the S-band, whereas the two whip antennas has the function to receive the command sent by the ground station to the satellite in the UHF-band. The uplink ground station that communicates through the UHF-band with the CINEMA satellite was established at Kyung Hee University. The system is mainly composed of a terminal node controller, a transceiver, and a helical antenna. The gain of the helical antenna established at the Kyung Hee University ground station was 9.8 dBi. The output of the transceiver was set to be 5 W (6.9 dB) for the communication test. Through the far-field test of the established system, it was verified that the Roman characters, figures and symbols were converted into packets and transmitted to the satellite receiver in the communication speed of 9,600 bps.