카시오페

CASSIOPE
카시오페
CASSIOPE launch 001.jpg
캐시오페, 팰컨 9 v1.1로 출시
미션형기술
커뮤니케이션
리서치
연산자캘거리 대학교
COSPAR2013-055a
새캣39265
웹사이트http://www.asc-csa.gc.ca/eng/satellites/cassiope.asp
임무 기간1차 미션: 18개월[1]
설계 수명: 2년[2][3]
경과: 8년, 5개월, 17일
궤도 완료6763[4]
우주선 속성
버스MAC-200
제조사 MDA(프라임)
마젤란 에어로스페이스(iii)
Com Dev(하청업체)
발사 질량500 kg(1,100 lb)[3]
치수180×125cm(71×49인치)[3]
힘5개의 태양 전지판 생성
600W까지[3]
미션의 시작
출시일자2013년 9월 29일 16:00(2013-09-29)UTC16Z) UTC
로켓팰컨 9 v1.1
발사장반덴버그 SLC-4E
계약자스페이스X
궤도 매개변수
참조 시스템지리학
정권로우 어스
반주축7,240.49km(4,499.03mi)[4]
편심성0.0744616[4]
페리기 고도330km (1980 mi)[4]
아포기 고도1,408km(875mi)[4]
기울기80[4].98도
마침표.102.19분[4]
라안192.36도[4]
귀결 인수243.84도[4]
평균 이상 현상14[4].09도
평균 운동14.09[4]
신기루2015년 1월 24일 21:55:19 UTC[4]

캐스케이드, 스몰사트, 이온대기 극지 탐험가(CASSIOPE)[5]는 캘거리 대학이 운영하는 캐나다 우주국(CSA) 다중 비행 위성이다.발사부터 2018년 2월까지의 미션 개발 및 운영은 CSA와 캐나다 기술 파트너십 프로그램을 통해 자금을 지원받았다.[5]지난 2월 2018 CASIOPE은 제3자 임무 프로그램인 '스래미 에코' 또는 '스래미-E'를 통해 유럽우주국(European Space Agency)의 '스래미' 별자리의 일부가 되었다.[6]2013년 9월 29일 스페이스X Falcon 9 v1.1 발사체의 첫 비행으로 발사되었다.[2][7]캐시오페는 통신과 과학 연구 분야에서 이중 임무를 수행한 최초의 캐나다 하이브리드 위성이다.첨단 우주기술의 활용을 통해 초고속 통신 개념을 검증하는 한편, 우주기상 과학을 더 잘 이해하기 위한 정보를 수집하는 것이 주요 목표다.

이 위성은 타원형[8] 극궤도에[9] 배치되었으며, 캐스케이드라는 상업적 통신 시스템과 e-POP(향상된 극지 유출 탐사선)이라는 과학 실험 패키지를 탑재하고 있다.[9]

스테이징에 이어 팰컨 9의 1단계는 스페이스X가 통제된 하강 및 착륙 테스트를 위해 사용하였다.1단계가 바다와의 충돌로 파괴되는 동안, 중요한 데이터가 획득되었고 시험은 성공으로 간주되었다.[10]

우주선

캐시오페는 길이 180cm(5.9ft)에 높이 125cm(4.10ft)인 500kg(1100lb)의 소형위성이다.보다 비용 효율적이고 리스크를 줄이기 위해 두 개의 구별되는 임무의 기능을 결합한다.[11]

이 우주선은 두 개의 기기 모음의 1차 탑재물, 즉 캐스케이드 상업 통신 시스템과 e-POP이라는 이름의 과학 탑재물을 싣고 있다.

캐스케이드

'캐스케이드'라는 이름의 이 상업용 탑재물은 상업용 디지털 광대역 택배 서비스에 대한 개념 증명을 제공하는 것을 목표로 한, 하늘에 떠 있는 기술 시승 택배 회사다.MDA에 의해 구축된 운영 개념은 위성이 지구 궤도를 돌 때 매우 큰 데이터 파일을 수신하여 임시로 탑재된 다음, 나중에 전 세계 거의 모든 목적지에 전달하는 것이다.[11]

시승자는 카시오페가 하루에 15번 전 세계를 통과한다는 사실을 이용하여 안전한 디지털 저장 및 전달 파일 전송 서비스를 제공할 것이다.고객이[by whom?] 1~2m(3~6피트)의 소형 포물선 안테나를 이용해 초당 1.2기가비트 속도로 파일을 업로드하거나 다운로드하는 등 택배 서비스라고 표현했다.저장 용량은 50~500기가바이트, 데이터 전송 시간은 전 세계의 픽업 및 입금 지점에 따라 약 90분이 될 것이다.[citation needed]

e-POP

CASIOPE의 e-POP 부분은 8가지 과학 기기로 구성된 모음입니다.캘거리 대학의 우주 연구 연구소가 과학 프로젝트를 주도하고 있으며, MDA는 우주선 발사 및 운영 등 임무를 위한 주요 계약업체다.궤도 과학 미션은 21개월로 예정되어 있다.[9]

e-POP은 대기권 상층부의 태양 폭풍에 관한 데이터를 수집할 것이다.이러한 폭풍은 북반도의 하늘에서 보이는 북극 오로라나 북극광을 발생시킨다.이러한 대기 빛은 스릴 있는 야간 광경을 제공할 수 있지만, 유도 방사선은 무선 통신, GPS 네비게이션 및 기타 우주 기반 시스템을 방해할 수 있다.[citation needed]CASIOPE에 탑재된 8개의 과학 기구는 과학자들이 태양 날씨를 이해하는 데 도움을 줄 것이며, 결국 태양 기후의 해로운 영향을 완화하기 위한 조치들을 계획할 것이다.[8]

e-POP 페이로드에는 다음과 같은 8가지 과학 도구가 포함되어 있다.[12]

  • 전자파 전파 단층촬영(CER), 무선 전파 및 전리권 섬광 측정
  • FAI(Fast Auroral Imager), 대규모의 오로라 방출 측정
  • GPS 고도 및 프로파일링 실험(GAP), 고정밀 위치 및 태도 결정
  • IRM(이미징 및 고속 스캐닝 이온 질량 분광계), 이온의 3차원 분포 측정
  • 플럭스게이트 자기장계(MGF), 고정밀 자기장 섭동 측정
  • 중성 질량 분광계(NMS), 중성 입자의 질량, 성분 및 속도 측정
  • 무선 수신기 계측기(RRI), 전파 전파 측정
  • 저에너지 전자분포를 측정하는 SEI(Supprathermal Electronic Imager)

운영

캐시오페는 2013년 9월 29일 발사에 성공한 뒤 2014년 1월 1일까지 지속된 커미셔닝 단계에 돌입했으며, 우주선 버스나 탑재물에서 결함이 발견되지 않았다.남극의 장군 베르나르도 오히긴스 기지의 키루나(스웨덴), 이누빅(캐나다), 독일 남극수신소 등 3개 지상국이 활용됐다.정기적인 운영은 2015년 3월까지 진행될 예정이었다.이 임무는 당시 캐나다 정부의 일부였던 산업기술사무소를 통해 캐나다 기술 파트너십 프로그램의 자금 지원을 통해 연장되었다.유럽우주국은 2018년 2월 제3자 임무 프로그램을 통해 지구 저궤도에 있는 우주 기상 데이터를 수집하는 두 임무의 시너지를 인식하면서 위성의 군집 별자리에 임무를 통합해 CASIOPE "Swarm-Echo"를 더빙했다.이 파트너십을 통해 1개가 아닌 4개의 지상국 접점이 가능해져 e-POP 기기 세트에서 다운로드 받을 수 있는 데이터 양이 크게 증가했다.

2016년 8월 11일, 우주선 자세 제어에 사용된 4개의 반응 바퀴 중 하나가 고장 났다.이는 3축 안정화 포인팅에는 바퀴가 3개만 필요하기 때문에 우주선 운영에 큰 영향을 미치지 않았다.2021년 2월 27일 두 번째 반응 바퀴가 고장이 나서 우주선은 천천히 회전하고 안전하게 고정하는 자세 구성을 하게 되었다.나머지 2개 휠에 바이어스 모멘텀 구성(휠을 반대 방향으로 회전)을 구현하고, 자기 토크 로드를 사용해 자세 제어를 위해 2021년 9월 3축 안정화 컨트롤을 복원했다.그로부터 석 달 뒤인 2021년 12월 17일, 제3의 반응 바퀴가 고장 나 우주선은 고정된 자세를 가리키는 실행 가능한 방법이 없게 되었다.e-POP 계기 대부분이 완전하게 운용되었지만, 과학 목표의 많은 부분을 안정화하지 않으면 달성할 수 없어 2021년 12월 31일 임무의 운용 부분에 대한 결론이 내려졌다.[13]

역사

CASIOPE가 된 위성은 1996년 소형(70 kg/150 lb)의 개념으로 시작되었으며, Polar Exclosure Probe(극지 유출 프로브)라고 불리는 저렴한 마이크로 위성이다.캐나다 우주국은 1997년 타당성 연구에 자금을 지원하여 2000-2005년 동안 고안된 수정된 임무 개념을 이끌어냈다.[9]개정된 개념은 e-POP이라 불리는 POP의 향상된 버전을 캐스케이드라는 MDA Corporation 상업용 위성인 Cascade와 하나의 위성으로 결합하고, 향후 다른 캐나다 위성 임무에 유용할 수 있는 일반적이고 저렴한 소형 위성 버스를 설계하고 건설하는 것이었다.

8개의 e-POP 과학 기구는 2005-2007년에 제작, 교정, 시험되었으며, 2008-2009년 우주선 수준 시험을 위해 위성 버스에 통합되었다.[9]

발사하다

스페이스X Falcon 9는 반덴버그에서 CASIOPE와 함께 발사됨

위성은 2013년 9월 29일 스페이스X Falcon 9 v1.1 로켓을 타고 발사되었다.[14]

2005년 발사 계약 당시 스페이스X 팰컨 1호는 발사 예정 차량이었다.발사는 원래 오믈렉 섬에서 2008년으로 예정되어 있었다.발사 날짜가 여러 차례 미끄러져 스페이스X가 팰컨 1을 단종한 뒤 2010년 6월 훨씬 큰 팰컨 9로 발사가 전환됐다.[8][15]

MDA는 스페이스X와 계약을 맺고 CASIOPE 탑재체를 근본적으로 새로운 발사체, 즉 비작동 시연 발사기의 첫 비행에 투입하기로 했다.[16]원래 팰컨 9에서 업그레이드된 팰컨 9 v1.1은 60% 더 무거운 로켓으로 추력이 60% 더 높다.[16]이 비행은 스페이스X Palcon 9 LEO 임무의 정상 공시가격의 약 20%인 스페이스X의 기술 시연 임무였기 때문에 로켓의 능력에 비해 매우 작은 탑재량으로 계약되었다.[17]

이번 비행이 신형 발사체의 첫 비행이었기 때문에 미 공군은 임무 실패의 전체 확률을 50% 가까이 추정했었다.[18]이번 행사는 2015년 6월 팰컨 9편 19편에서 발사체 고장과 임무 상실이 발생하기 전 차기 13번의 팰컨 9 v1.1 미션과 마찬가지로 성공적이었다.

캐시오페를 발사하기 위해 사용된 팰컨 9 상단은 2016년 1월 20일 현재 317km(197mi), 1283km(797mi)의 페리지를 가진 타원형 저궤도에 버려져 있었다.[19]

발사 후 차량 테스트

주요 기사: SpaceX 재사용 발사 시스템 개발 프로그램

스페이스X는 부스터 단계에서 분리된 2단계 후 부스터가 제어된 방식으로 낮은 대기권 재진입을 시도하고 모의실험된 과수착륙까지 감속하기 위한 시험을 실시하는 참신한 비행시험을 실시했다.[20]테스트는 성공적이었지만 부스터 단계는 회복되지 않았다.

2013년 9월 29일 발사 3분간의 부스터 스테이지(boost stage)가 끝난 후, 부스터 스테이지(booster stage) 태도가 역전되었고, 계획대로 9개의 엔진 중 3개가 고도에서 재충전되어, 감속과 제어된 하강 궤적을 바다 표면으로 개시했다.1단계가 잘 작동했고 1단계가 무사히 재진입했다.[14]

그러나 1단계는 대기권 하강을 하는 동안 공기역학적 힘에 의해 롤링이 시작되었고 롤 레이트는 부스터 자세제어시스템(ACS)의 기능을 초과하여 무효화되었다.탱크 안의 연료는 원심분리되어 탱크 바깥으로 나갔고 저고도 감속 기동에 관련된 단일 엔진은 정지했다.첫 번째 단계의 잔해들은 그 후에 바다에서 회수되었다.[14]

스페이스X도 2단계에서 후기미션 테스트를 진행했다.2013년 9월 29일 CASIOPE 비행에서 다수의 새로운 기능이 성공적으로 시험된 가운데, 2단계 재시동 시험에 문제가 있었다.로켓이 1차 페이로드(CASSIOPE)를 전개하고 나노사트의 2차 페이로드도 모두 실패한 뒤 2단계 멀린 1D 진공엔진을 재점화하기 위한 실험은 실패했다.[10]2단계가 낮은 지구 궤도를 주행하는 동안 엔진이 재시동하지 못했다.

2차 페이로드

또한 CASIOPE 1차 탑재체를 탑재한 동일한 발사 차량에서 궤도로 이동된 5개의 나노 위성 우주선:[11]

참고 항목

참조

  1. ^ Howell, Elizabeth (September 27, 2013). "SpaceX to Launch Space Weather Satellite for Canada Sunday". Space.com. Retrieved April 13, 2014.
  2. ^ a b Graham, William (September 29, 2013). "SpaceX successfully launches debut Falcon 9 v1.1". NASA Spaceflight. Retrieved April 13, 2014.
  3. ^ a b c d "CASSIOPE/e-POP Fact Sheet". University of Calgary. 2014. Archived from the original on October 31, 2013. Retrieved April 14, 2014.
  4. ^ a b c d e f g h i j k l "CASSIOPE Satellite details 2013-055A NORAD 39265". N2YO. January 24, 2015. Retrieved January 25, 2015.
  5. ^ a b Giffin, Gregory B.; Ressl, Waqar-Un-Nissa; Yau, Andrew W.; King, E. Peter (2004). Cassiope: A Canadian Smallsat-Based Space Science and Advanced Satcom Demonstration Mission. 18th AIAA/USU Conference on Small Satellites. Logan, Utah. August 9–12, 2004. SSC04-VI-5.
  6. ^ "Swarm trio becomes a quartet". www.esa.int. Retrieved February 14, 2020.
  7. ^ Foust, Jeff (March 27, 2013). "After Dragon, SpaceX's focus returns to Falcon". NewSpace Journal. Retrieved April 5, 2013.
  8. ^ a b c Boucher, Mark (June 26, 2012). "Canada's CASSIOPE Satellite Nearing Liftoff". SpaceRef Canada. Archived from the original on January 15, 2013. Retrieved September 7, 2013.
  9. ^ a b c d e "e-POP Project Schedule". University of Calgary. 2013. Archived from the original on July 28, 2013. Retrieved September 6, 2013.
  10. ^ a b Ferster, Warren (September 29, 2013). "Upgraded Falcon 9 Rocket Successfully Debuts from Vandenberg". Space News. Archived from the original on September 30, 2013. Retrieved September 30, 2013.
  11. ^ a b c Messier, Doug (September 10, 2013). "A Preview of Falcon 9′s Flight From Vandenberg". Parabolic Arc. Retrieved September 11, 2013.
  12. ^ "e-POP Payload on CASSIOPE". University of Calgary. 2013. Archived from the original on October 31, 2013. Retrieved February 20, 2014.
  13. ^ "CASSIOPE science operations come to an end". 2022.
  14. ^ a b c Messier, Doug (September 29, 2013). "Falcon 9 Launches Payloads into Orbit From Vandenberg". Parabolic Arc. Retrieved September 30, 2013.
  15. ^ Boucher, Mark (June 28, 2010). "Old News Revisited - SpaceX to Launch CASSIOPE". SpaceRef Canada. Archived from the original on July 17, 2012. Retrieved September 7, 2013.
  16. ^ a b Clark, Stephen (September 28, 2013). "SpaceX to put Falcon 9 upgrades to the test Sunday". Spaceflight Now. Retrieved September 28, 2013.
  17. ^ Klotz, Irene (September 6, 2013). "Musk Says SpaceX Being "Extremely Paranoid" as It Readies for Falcon 9's California Debut". Space News. Archived from the original on September 22, 2013. Retrieved September 13, 2013.
  18. ^ "Waiver to Space Exploration Technologies Corporation of Acceptable Risk Limit for Launch". Federal Register. United States Government. Federal Aviation Administration. August 27, 2013. Retrieved January 21, 2016. The Falcon 9 v1.1 is a new launch vehicle. The U.S. Air Force has determined that its overall failure probability is nearly fifty percent for each of the first two launches.
  19. ^ "Falcon 9 R/B - Orbit". Heavens Above. January 20, 2016. Retrieved January 21, 2016.
  20. ^ Lindsey, Clark (March 28, 2013). "SpaceX moving quickly towards fly-back first stage". NewSpace Watch. Archived from the original on April 16, 2013. Retrieved March 29, 2013.
  21. ^ Holemans, Walter; Moore, R. Gilbert; Kang, Jin (2012). Counting Down to the Launch of POPACS (Polar Orbiting Passive Atmospheric Calibration Spheres). 26th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites. August 13–16, 2012. Utah State University. SSC12-X-3.

추가 읽기

외부 링크

  • 캐나다 우주국의 캐시오페
  • 맥도날드, 데트윌러 및 어소시에이트의 CASIOPE