KR101651792B1

KR101651792B1 - 초소형 위성

Info

Publication number: KR101651792B1
Application number: KR1020150172476A
Authority: KR
Inventors: 조동현; 최원섭; 김민기; 김해동
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2016-08-26

Abstract

광학 탑재체 모듈의 공간 확장에 따른 초점 거리를 증대할 수 있는 초소형 위성이 제공된다. 상기 초소형 위성은 3개 이상의 제1 큐브가 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 2개 이상의 제1 큐브의 일면에 각각 대면하는 2개 이상의 제2 큐브를 구비하는 광학 탑재체 모듈; 상기 2개 이상의 제2 큐브에 대하여 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 상기 제2 큐브에 대면한 큐브를 제외한 나머지 제1 큐브의 일면과 각각 대면하는 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템; 및 상기 큐브 위성 버스 시스템들 사이 또는 상기 제2 큐브 중의 하나와 상기 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템 중의 하나 사이에 전개 가능하게 절첩되는 붐을 포함하며, 상기 광학 탑재체 모듈의 전개시 상기 3개 이상의 제1 큐브가 상기 제1 큐브 중 가장 앞 큐브의 일변과 상기 제 2 큐브 중 가장 앞 큐브의 일변이 만나는 지점을 중심으로 회전하여 상기 제2 큐브의 가장 앞 큐브의 일면과 상기 제1 큐브의 가장 앞 큐브의 일면이 대면하여 체결되도록 전개 완료한 후 상기 붐의 전개에 의해 상기 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템의 일부 또는 전체가 전개한다.

Description

초소형 위성{Nanosat}

본 발명은 초소형 위성에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고해상도의 영상을 획득하기 위한 초소형 위성에 관한 것이다.

최근 전자 부품들의 기술 향상을 바탕으로 적은 예산을 이용해서 우주 서비스가 가능한 초소형 위성의 개발이 본격적으로 진행되고 있다. 초소형 위성은 발사체와의 호환성을 위해 주로 P-POD라는 하는 하우징에 탑재된 채로 발사체에 장착된 후, 해당 P-POD에서 분리되어 궤도에 진입하게 된다. 따라서 일반적인 P-POD의 규격을 따라서 제작하는 것이 바람직하다. 초창기 초소형위성의 주된 임무는 아마추어 위성 제작이었으며, 이로 인해 주로 1~3U* 크기의 위성이 주로 제작되었다.

하지만 초소형 위성 시장이 커짐에 따라서 다양한 형태의 임무가 제시되었으며, 3U의 구조적 한계로 인해 수행하지 못한 임무들을 수행하기 위해 6U(20×30×10cm)를 사용하는 경우가 증가하고 있다. 지구 관측 임무를 통해 고해상도의 영상을 획득하기 위해서는 광학 탑재체의 초점 거리를 증가해야 하며, 이로 인해 6U의 경우 가장 긴 면의 방향으로 탑재체를 구성하고 있다.

특허 등록번호 제 10-0787173 호에는 광검지기의 선형 면에 대해 양방향 출력을 지원하는 선형 광검지기의 특성을 이용하여 상향 방향 및 하향 방향의 광 검지기로부터의 아날로그 출력을 멀티플렉서를 통해 선택하여 이용할 수 있도록 함으로써, 양방향 영상 촬영을 가능하게 하는 인공위성 탑재용 광학 카메라 시스템이 개시되어 있다. 하지만, 특허 등록번호 제 10-0787173 호는 초점 거리를 조절할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 광학 탑재체 모듈의 공간 확장에 따른 초점 거리를 증대할 수 있는 초소형 위성을 제공하는데 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 양태에 따른 초소형 위성은 3개 이상의 제1 큐브가 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 2개 이상의 제1 큐브의 일면에 각각 대면하는 2개 이상의 제2 큐브를 구비하는 광학 탑재체 모듈; 상기 2개 이상의 제2 큐브에 대하여 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 상기 제2 큐브에 대면한 큐브를 제외한 나머지 제1 큐브의 일면과 각각 대면하는 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템; 및 상기 큐브 위성 버스 시스템들 사이 또는 상기 제2 큐브 중의 하나와 상기 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템 중의 하나 사이에 전개 가능하게 절첩되는 붐을 포함하며, 상기 광학 탑재체 모듈의 전개시 상기 3개 이상의 제1 큐브가 상기 제1 큐브 중 가장 앞 큐브의 일변과 상기 제 2 큐브 중 가장 앞 큐브의 일변이 만나는 지점을 중심으로 회전하여 상기 제2 큐브의 가장 앞 큐브의 일면과 상기 제1 큐브의 가장 앞 큐브의 일면이 대면하여 체결되도록 전개 완료한 후 상기 붐의 전개에 의해 상기 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템의 일부 또는 전체가 전개하는 것을 특징으로 한다.

상기 광학 탑재체 모듈의 제1 및 제2 큐브는 각 10 × 10 × 10 cm 크기를 갖고 상기 큐브 위성 버스 시스템은 1 내지 2 유닛 사이에서 제작 요구 사항에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 상기 광학 탑재체 모듈의 전개시 상기 3개 이상의 제1 큐브가 상기 제1 큐브 중 가장 앞 큐브의 일변과 상기 제 2 큐브 중 가장 앞 큐브의 일변이 만나는 지점을 힌지축으로 하여 회전하여 상기 제2 큐브의 가장 앞 큐브의 정면과 상기 제1 큐브의 가장 앞 큐브의 정면의 대면으로 형성된 체결면에서 체결되도록 전개하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 양태에 따른 초소형 위성은 3개의 제1 큐브가 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 1개의 제1 큐브의 일면에 대면하는 제2 큐브를 구비하는 광학 탑재체 모듈; 상기 제2 큐브에 대하여 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 상기 제2 큐브에 대면한 큐브를 제외한 나머지 제1 큐브의 일면과 각각 대면하는 2개의 큐브 위성 버스 시스템; 및 상기 큐브 위성 버스 시스템들 사이 또는 상기 제2 큐브와 상기 큐브 위성 버스 시스템 중의 하나에 전개 가능하게 절첩되는 붐을 포함하며, 상기 광학 탑재체 모듈의 전개시 상기 3개의 제1 큐브가 상기 제1 큐브 중 가장 앞 큐브의 수직변과 상기 제 2 큐브 중 가장 앞 큐브의 수직변이 만나는 지점을 스프링이 장착된 힌지축으로 하여 회전하여 상기 제2 큐브의 가장 앞 큐브의 정면과 상기 제1 큐브의 가장 앞 큐브의 정면이 대면하여 체결되도록 전개 완료한 후 상기 붐의 전개에 의해 상기 2개의 큐브 위성 버스 시스템의 하나 또는 2개가 전개하는 것을 특징으로 한다. 상기 힌지축은 스프링을 포함하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 제2 양태에 따른 초소형 위성은 3개의 제1 큐브가 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 1개의 제1 큐브의 일면에 대면하는 제2 큐브를 구비하는 광학 탑재체 모듈; 상기 제2 큐브에 대하여 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 상기 제2 큐브에 대면한 큐브를 제외한 나머지 제1 큐브의 일면과 대면하는 큐브 위성 버스 시스템; 및 상기 제2 큐브와 상기 큐브 위성 버스 시스템 사이에 전개 가능하게 절첩되는 탄성 붐을 포함하며, 상기 광학 탑재체 모듈의 제1 및 제2 큐브는 각 10 × 10 × 10 cm 크기를 갖고 상기 큐브 위성 버스 시스템은 1 내지 2 유닛 사이에서 제작 요구 사항에 따라 결정되며, 상기 광학 탑재체 모듈의 전개시 상기 3개 제1 큐브가 상기 제1 큐브 중 가장 앞 큐브의 수직변과 상기 제 2 큐브 중 가장 앞 큐브의 수직변이 만나는 지점을 힌지축으로 하여 회전하여 상기 제2 큐브의 가장 앞 큐브의 정면과 상기 제1 큐브의 가장 앞 큐브의 정면의 대면으로 형성된 체결면에서 체결되도록 전개 완료한 후 상기 붐의 전개에 의해 상기 큐브 위성 버스 시스템이 전개하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 6U의 경우 가장 긴 면을 활용하더라도 광학 탑재체의 초점 거리가 30cm 이내로 제한이 되며, 이로 인해 카세그레인(Cassegrain) 형식의 렌즈를 활용하고 있다. 따라서 이러한 제한된 길이를 늘리기 위해서 6U 형태의 위성을 분리 후 2개의 3U 구조물이 일렬로 배치될 수 있도록 전개되는 형식을 제공한다.

일렬로 큐브 위성이 재배열됨에 따라 전체 6U의 공간 중 큐브 위성 버스 시스템을 2U로 구성하고 4U의 광학 탑재체 모듈을 구성함으로써 초점 거리를 기존의 최대 30cm (카세그레인의 경우 약 90cm)에서 최대 40cm로 약 33% 정도 증가 시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서 이러한 전개 메커니즘과 전개 후 정렬시 오차가 적게하는 고정 메커니즘, 그리고 재정렬된 광학부의 검 보정(Calibration) 기술 등이 요구되며, 이들에 대한 실험을 수행할 수 있다.

또한, 일렬로 배열된 구조물 중 위성 본체 부분 중 1U 가량 혹은 버스 전부에 대해 붐 형식의 전개를 통해 본체와 거리를 벌림으로써, 중력 구배 방식의 수동 제어를 적용할 수 있으며, 이를 바탕으로 길어진 광학 탑재체의 지구 지향(Nadir Pointing)에 도움을 줄 수 있다. 이 때, 3축 자세 제어 및 정밀 제어를 위해 반작용휠 등의 구동기를 같이 혼용해서 사용한다. 이와 같이 본체에 대한 붐 타입의 전개에 대한 기술을 검증하고, 서로 떨어진 2개의 위성 버스 시스템 사이의 통신 기술 검증을 수행한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전개 이전 상태의 초소형 위성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광학 탑재체 모듈가 전개하는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 큐브 위성 버스 시스템이 전개한 후 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학 탑재체 모듈 및 큐브 위성 버스 시스템이 전개하는 과정을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광학 탑재체 및 이를 구비한 초소형 위성에 대해 상세하게 설명한다. 본 발명에 사용된 용어 "1U(Unit)"이라고 함은 주로 10x10x10 cm 크기의 구조물을 의미하며, 3U의 경우 이러한 1U의 구조물 3개를 이어붙인 크기를 의미한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전개 이전 상태의 초소형 위성을 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 광학 탑재체 모듈가 전개하는 과정을 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 1에 큐브 위성 버스 시스템이 전개한 후 상태를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초소형 위성은 상기 초소형 위성가 전체 6 유닛의 공간을 갖는 경우 상기 초소형 유닛은 4 유닛을 갖는 광학 탑재체 모듈(100) 및 2 유닛 큐브 위성 버스 시스템(200)을 포함한다. 더욱 상세하게는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초소형 위성은 광학 탑재체 모듈(100), 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템(200), 및 붐(300)을 포함한다.

광학 탑재체 모듈(100)은 3개 이상의 제1 큐브(110)가 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 2개 이상의 제1 큐브의 일면에 각각 대면하는 2개 이상의 제2 큐브(120)를 구비한다. 상기 광학 탑재체 모듈 (100)의 제1 및 제2 큐브(110 및 120)는 각각 10 × 10 × 10 cm 크기를 갖는 것이 바람직하다.

2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템(200)은 상기 2개 이상의 제2 큐브(120)에 대하여 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브(110) 중 상기 제2 큐브(120)에 대면한 큐브를 제외한 나머지 제1 큐브(110)의 일면과 각각 대면한다. 상기 큐브 위성 버스 시스템(200)은 1 유닛 내지 2 유닛 사이에서 제작 요구 사항에 따라 결정되는 것이 바람직하다.

붐(300)은 상기 큐브 위성 버스 시스템들(200) 사이 또는 상기 제2 큐브(120) 중의 하나와 상기 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템(200) 중의 하나 사이에 전개 가능하게 절첩된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학 탑재체 모듈 및 큐브 위성 버스 시스템이 전개하는 과정을 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학 탑재체 모듈 및 큐브 위성 버스 시스템이 전개하는 과정을 나타낸 도면이다.

상기 광학 탑재체 모듈(100)의 전개시 상기 3개 이상의 제1 큐브(110)가 상기 제1 큐브 중 가장 앞 큐브(110)의 일변, 즉 수직변과 상기 제 2 큐브(120) 중 가장 앞 큐브(120)의 일변, 즉 수직변이 만나는 지점을 힌지축(400)으로 하여 회전하여 상기 제2 큐브(120)의 가장 앞 큐브의 일면, 즉 정면(122)과 상기 제1 큐브(110)의 가장 앞 큐브의 일면, 즉 정면(112)이 대면하여 체결되도록 전개 완료한 후 상기 붐(300)의 전개에 의해 상기 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템(200)의 일부 또는 전체가 전개한다. 상기 힌지축(400)은 스프링을 포함한다. 상기 광학 탑재체 모듈(100)의 전개시 상기 3개 이상의 제1 큐브(110)가 상기 힌지축(400)으로 하여 회전하여 상기 제2 큐브(120)의 가장 앞 큐브(120)의 정면(122)과 상기 제1 큐브의 가장 앞 큐브의 정면(112)의 대면으로 형성된 체결면(500)에서 체결되도록 전개하는 것이 바람직하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 광학 탑재체 모듈 110 : 제1 큐브
112: 정면 120 : 제2 큐브 122: 정면 200 : 큐브 위성 버스 시스템
300 : 붐 400 : 힌지축
500: 체결면

Claims

3개 이상의 제1 큐브가 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 2개 이상의 제1 큐브의 일면에 각각 대면하는 2개 이상의 제2 큐브를 구비하는 광학 탑재체 모듈;
상기 2개 이상의 제2 큐브에 대하여 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 상기 제2 큐브에 대면한 큐브를 제외한 나머지 제1 큐브의 일면과 각각 대면하는 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템; 및
상기 큐브 위성 버스 시스템들 사이 또는 상기 제2 큐브 중의 하나와 상기 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템 중의 하나 사이에 전개 가능하게 절첩되는 붐을 포함하며,
상기 광학 탑재체 모듈의 전개시 상기 3개 이상의 제1 큐브가 상기 제1 큐브 중 가장 앞 큐브의 일변과 상기 제 2 큐브 중 가장 앞 큐브의 일변이 만나는 지점을 중심으로 회전하여 상기 제2 큐브의 가장 앞 큐브의 일면과 상기 제1 큐브의 가장 앞 큐브의 일면이 대면하여 체결되도록 전개 완료한 후 상기 붐의 전개에 의해 상기 2개 이하의 큐브 위성 버스 시스템의 일부 또는 전체가 전개하는 초소형 위성.
제1 항에 있어서, 상기 광학 탑재체 모듈의 제1 및 제2 큐브는 각 10 × 10 × 10 cm 크기를 갖는 초소형 위성.
제1 항에 있어서, 상기 큐브 위성 버스 시스템은 1 유닛 내지 2 유닛 사이에서 제작 요구 사항에 따라 결정되는 초소형 위성.
제1 항에 있어서, 상기 광학 탑재체 모듈의 전개시 상기 3개 이상의 제1 큐브가 상기 상기 제1 큐브 중 가장 앞 큐브의 일변과 상기 제 2 큐브 중 가장 앞 큐브의 일변이 만나는 지점을 힌지축으로 하여 회전하여 상기 제2 큐브의 가장 앞 큐브의 정면과 상기 제1 큐브의 가장 앞 큐브의 정면의 대면으로 형성된 체결면에서 체결되도록 전개하는 초소형 위성.
3개의 제1 큐브가 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 1개의 제1 큐브의 일면에 대면하는 제2 큐브를 구비하는 광학 탑재체 모듈;
상기 제2 큐브에 대하여 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 상기 제2 큐브에 대면한 큐브를 제외한 나머지 제1 큐브의 일면과 각각 대면하는 2개의 큐브 위성 버스 시스템; 및
상기 큐브 위성 버스 시스템들 사이 또는 또는 상기 제2 큐브와 상기 큐브 위성 버스 시스템 중의 하나에 전개 가능하게 절첩되는 붐을 포함하며,
상기 광학 탑재체 모듈의 전개시 상기 3개의 제1 큐브가 상기 제1 큐브 중 가장 앞 큐브의 수직변과 상기 제 2 큐브 중 가장 앞 큐브의 수직변이 만나는 지점을 스프링이 장착된 힌지축으로 하여 회전하여 상기 제2 큐브의 가장 앞 큐브의 정면과 상기 제1 큐브의 가장 앞 큐브의 정면이 대면하여 체결되도록 전개 완료한 후 상기 붐의 전개에 의해 상기 2개의 큐브 위성 버스 시스템의 하나 또는 2개가 전개하는 초소형 위성.
제5 항에 있어서, 상기 힌지축은 스프링을 포함하는 초소형 위성.
3개의 제1 큐브가 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 1개의 제1 큐브의 일면에 대면하는 제2 큐브를 구비하는 광학 탑재체 모듈;
상기 제2 큐브에 대하여 직렬로 연결되고 상기 제1 큐브 중 상기 제2 큐브에 대면한 큐브를 제외한 나머지 제1 큐브의 일면과 대면하는 큐브 위성 버스 시스템; 및
상기 제2 큐브와 상기 큐브 위성 버스 시스템 사이에 전개 가능하게 절첩되는 탄성 붐을 포함하며, 상기 광학 탑재체 모듈의 제1 및 제2 큐브는 각 10 × 10 × 10 cm 크기를 갖고 상기 큐브 위성 버스 시스템은 1 유닛 내지 2 유닛 사이에서 제작 요구 사항에 따라 결정되고, 상기 광학 탑재체 모듈의 전개시 상기 3개 제1 큐브가 상기 제1 큐브 중 가장 앞 큐브의 수직변과 상기 제 2 큐브 중 가장 앞 큐브의 수직변이 만나는 지점을 힌지축으로 하여 회전하여 상기 제2 큐브의 가장 앞 큐브의 정면과 상기 제1 큐브의 가장 앞 큐브의 정면의 대면으로 형성된 체결면에서 체결되도록 전개 완료한 후 상기 붐의 전개에 의해 상기 큐브 위성 버스 시스템이 전개하는 초소형 위성.