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연구

Research & Laboratory

1. CANYVAL-X 큐브위성 미션

  • CANYVAL-X: Cubesat Astronomy by Nasa and Yonsei using Virtual telescope ALignment eXperiment
  • 위성 편대비행에 대한 연구 역량을 인정받아, NASA Goddard Space Flight Center (GSFC)와 공동협력을 체결
  • 위성 편대비행 기술을 이용한 차세대 분리형 우주망원경(virtual telescope)의 가능성을 실험하는 기술검증용 큐브위성을 개발
  • 관성정렬 알고리즘 기술(IAH; inertial alignment hold)
    : 분리형 우주망원경의 구현을 위해 관성계의 천체에 대해, 광학부와 검출부 위성을 나란하게 정렬시키는 알고리즘 및 시스템 관련 기술
  • CANYVAL-X의 과학적 임무목적은 두 큐브위성(1U: Jerry, 2U: Tom)을 이용하여 실제 분리형 우주망원경에 사용되는 핵심기술을 우주공간에서 구현하는 전체 임무운용체계를 검증
  • CANYVAL-X 임무에서는 비전정렬시스템 이용, 두 위성의 상대거리와 상대자세 결정하고 위성 간 통신 및 GPS를 이용한 궤도결정을 수행하며, 전기추력기를 사용한 정밀궤도제어를 통한 관성정렬궤도를 구현하는 것이 목표
  • 2012년 국내 최초로 개최된 큐브위성경연대회에서 선정
  • CANYVAL-X 임무를 운용하는 데 있어 필수적으로 요구되는 기술
        ◦ 비전정렬시스템(vision alignment system)
        ◦ 편대비행 GNC 시스템(satellite formation flying guidance, navigation, and control system)
        ◦ 정밀 추력시스템(fine propulsion control system)
        ◦ 분리형 우주망원경을 위한 위성 간 통신 및 지상국 통신운용 시스템(inter-satellite RF crosslink & ground system)
  • 2018년 1월 12일 발사

 

 


 

2. CANYVAL-C 큐브위성 미션

  • CANYVAL-C: Cubesat Astronomy by Nasa and Yonsei using Virtual telescope ALignment-Coronograph
  • 2017년도 큐브위성 경연대회에 선정되어, 두 기의 큐브위성과 지상관제를 개발함
  • 두 큐브위성(1U: Timon, 2U: Pumbaa)을 이용하여, 태양의 코로나를 촬영하는 임무
  • 태양광 차폐막을 탑재한 2U 큐브위성은 태양 광구로부터 오는 빛을 차단함
  • 광학 카메라를 탑재한 1U 큐브위성은 태양각크기 10배 영역의 코로나 촬영을 목표로 함
  • 편대비행(상대항법, 상대궤도제어, 자세제어)을 통해, “태양-2U-1U” 순서로 정렬되고, 2U 큐브위성의 탑재체로 가상의 일식을 구현하여, 태양 코로나를 촬영함
  • 정교한 인공위성 편대비행 기술이 요구되며, 큐브위성을 활용하여 관련 유도항법제어(GNC; guidance, navigation, and control) 시스템을 검증하고자 함
  • 인공위성 편대비행 GNC 기술
    : 분리형 우주망원경을 구성하는 위성들의 상대운동을 정의하고, 상대위치/속도제어 시스템, 위성항법시스템을 이용한 상대항법 시스템, 자세결정/제어 시스템을 구현하는 기술
  • 위성 간 통신 기술(ISL; inter-satellite link)
    : 상대항법 시스템을 위해, 위성 간 위치/속도정보를 손실없이 공유하고 활용하는 기술
  • 2021년 3월 발사

 

 


 

3. MIMAN 큐브위성 미션

  • MIMAN: Monospectral Imaging for Monitoring Aerosol by Nano-satellite
  • 미션의 목적은 3U 초소형 위성을 개발하고 운영하여, 한반도 주변의 미세먼지(aerosol)를 모니터링
  • 임무 달성을 위해서, 미세먼지가 가장 민감한 파장 영역에서 400 km⨯400 km 관측폭의 공간 해상도 160 m 정도의 영상 획득
  • 초소형 위성 기반의 미세먼지 모니터링 기술 개발
  • 인공위성 센서에 의해 관측되는 전자기파는 센서와 지표면 물체 간의 지형, 대기 효과 등에 의해 왜곡되는데, 이러한 오차를 지상 지형지물에 대한 순수한 반사 값을 구하는 방사보정(radiometric correction)을 수행
  • 지구 자전, 위성체의 속도, 고도 및 자세에 의한 왜곡을 보정하기 위하여 지상 기준점(GCP; ground control point)을 이용한 기하 보정(geometric correction)을 수행
  • 초소형 위성 본체 개발과 스캔을 위한 고기동 자세 시스템 개발
  • S 밴드 기반 초소형 위성 고속 통신 시스템 구성
  • 미션 영상을 수신할 수 있는 지상국 시스템을 구축
  • 2022년 6월 21일 누리호 2차 발사
    2023년 4월 현재 지구궤도 운용중

 

 


 

4. VISION 큐브위성 미션

  • VISION: Very high-speed Inter-satellite link System using Infrared Optical terminal & Nanosatellite
  • 위성 간 광통신 링크 설계/분석
  • 위성 간 광통신 기법 개발
  • 위성 간 광통신용 광학계 설계/제작
  • 위성 간 빔 획득/추적용 반사경 제어 기술 연구
  • 위성 간 레이저 송수신 장치 설계/제작
  • 위성 간 광통신 시험 평가
  • 발사환경/우주환경/전자파환경에서 신뢰성이 검증된 편대비행 6U 큐브위성 2기 개발
  • 위성 간 광통신 수행, 위성-지상 간 통신, 자율 운용을 지원하는 온보드 프로그램 개발
  • 상대거리 최대 1,000 km에서 정밀 지향 및 안정화 알고리즘 개발
  • 편대비행 H/W 테스트베드를 활용하여, 알고리즘 성능 유사도 지상 검증
  • 정밀 편대비행 기술 구현을 위해, S 대역 RF 통신으로 위성 간 상태정보 공유 지원

 

 


 

5. HYVRID 큐브위성 미션

  • HYVRID
  • 큐브위성은 레이저 인식 모듈을 통해 지상에서 발사된 레이저를 인식하고 통신 모듈을 통해 그 결과를 지상으로 전달
  • 이를 위해 레이저 인식 모듈의 센서는 SLR 레이저의 파장대와 궤도상 수신 출력을 안정적으로 인식할 수 있도록 개발
  • 큐브위성은 우주물체 정밀 추적을 위한 광전자 시스템이 추적 가능한 1 m⨯1 m 크기의 형상을 모사하기 위해 박막 전개장치 장착
  • 레이저 인식 모듈과 박막 전개장치를 탑재체로 운용하기 위해서 최소 3U 크기의 큐브위성 버스 시스템을 구성
  • 큐브위성 버스 시스템은 카메라와 지구 지향을 위한 자세제어 모듈 등을 포함
  • 영상 정보는 용량이 크기 때문에 S 밴드 통신을 활용해여 지상으로 송신
  • 정밀 궤도 결정은 GPS L1, L2 정보를 바탕으로 지상 후처리를 통해 수행
  • 2025년 발사 예정