EQiSat

EQUiSat
EQiSat
미션 로고
임무유형교육
코스파리드1998-067 PA Edit this at Wikidata
새캣43552Edit this on Wikidata
웹사이트www.brownspace.io/equisat.html
임무기간3~6개월 계획
우주선 속성
우주선 종류1U CubeSat
제조사브라운 대학 우주공학
건질량1.3kg(2.9lb)
치수10cm 큐브

EQiSat는 브라운 대학교 공학부의 학부생 그룹인 브라운 스페이스 엔지니어링(이전의 브라운 큐브샛 팀)이 설계하고 제작한 1U(원 유닛) 큐브샛입니다. EQiSat의 임무는 지구에서 볼 수 있도록 설계된 비콘에 동력을 공급하는 우주에서 비행한 적이 없는 배터리 기술을 테스트하는 것이었습니다.[1][2]

위성은 2020년 12월 26일에 궤도를 이탈했습니다.[3]

미션

EQiSat의 주요 임무는 저비용 DIY CubeSat의 시연과 교육 지원을 통해 대중의 공간 접근성을 입증하는 것이었습니다.[4]

주요 임무를 더욱 강화하기 위해 Brown Space Engineering은 EQiSat를 저비용의 엄격하게 문서화된 오픈 소스 프로젝트로 유지하여 대규모 예산이나 광범위한 전문 지식 없이 EQiSat의 하위 시스템을 복제할 수 있도록 지원합니다. EQiSat를 재현하는 데 드는 총 부품 비용은 약 5,000달러입니다. Brown Cubesat Team은 비용을 최소화하는 동시에 전문가가 아닌 사람들이 폭넓게 달성할 수 있고 접근할 수 있는 생산 프로세스를 활용하기 위해 DIY 철학을 사용합니다.[5] Brown Space Engineering의 예산은 다른 CubeSats에 비해 매우 낮으며, 5,000달러 미만으로 프로젝트를 복제하는 것이 목표입니다.[6]

EQiSat의 두 번째 임무는 LiFe 운영의 실행 가능성을 테스트하는 것이었습니다.우주에 있는 PO
4 배터리.[6] A LiFePO
4 배터리는 우주에서 비행한 적이 없지만 리튬 이온 배터리보다 열 폭주의 위험이 적은 높은 전류 인출 능력과 같은 다른 화학의 배터리보다 특정한 이점을 가지고 있습니다.[5]

아웃리치

브라운 우주 공학이 우주의 접근성을 높이는 또 다른 방법은 청소년들에게 사회에서 위성의 설계와 역할에 대해 교육하는 것입니다. 브라운 우주 공학은 학생들과 일반 대중들에게 EQiSat와 그것이 사회의 과학적 발전에 미치는 영향에 대해 가르치기 위한 교육적 지원 계획을 개발하기 위해 전국의 학교 및 박물관들과 협력하고 있습니다. 출시와 동시에 밤하늘에서 EQiSat를 쉽게 찾고, 듣고, 볼 수 있는 기회는 이러한 아웃리치 활동에 중요한 구체적인 요소를 제공했습니다. 또 다른 아웃리치 방식은 EQiSat 소스 코드/CAD 파일을 온라인으로 사용할 수 있다는 것입니다.[7]

페이로드

EQiSat의 주요 탑재체는 고출력 LED 배열로, 이 배열을 깜빡였을 때 북극성처럼 밝게 지구에 나타났습니다.[4] 탑재체는 특히 우주를 대중이 더 쉽게 접근할 수 있도록 하는 프로젝트의 주요 임무를 추구하기 위해 지구에 있는 사람들을 참여시키는 데 사용되었습니다.

2차 페이로드는 LED를 구동하는 리튬 인산철(LiFePO
4) 배터리였습니다. EQiSat의 2차 임무는 LiFe의 생존 가능성을 테스트하는 것이었습니다.우주에서 비행한 적이 없는 PO
4 배터리는 배터리를 전력 저장 장치 이상으로 만들고 탑재체 자체를 만듭니다.

시작하다

2014년 2월 6일, NASA는 CubeSat Launch Initiative (CSLI)의 일환으로 EQiSat을 발사할 것이라고 발표했습니다.[8] 2018년 5월 21일 국제우주정거장(ISS)[9][10] 재보급 임무를 수행하며 발사된 EQiSat. 2018년 7월 13일 ISS에서 궤도로 발사되었습니다.[11] EQiSat는 52 ˚ 경사로 400 km 고도 궤도에 배치되었습니다.

하위 시스템

EQUiSat CubeSat 렌더링

광 비컨(플래시)

플래시 서브시스템은 지구에 있는 사람들이 발사 후 EQiSat를 시각적으로 추적할 수 있도록 하는 광학 비콘이었습니다. 이 비콘은 EQiSat가 밤하늘에 있을 때 1분마다 3번 연속으로 0.1초씩 빠르게 점멸되는 4개의 매우 밝은 LED(각각 1만 루멘)의 배열이었습니다.[5] 이 배열의 겉보기 등급은 3으로 폴라리스와 거의 같은 강도였습니다. 지구에 있는 사람들의 빛의 강도를 더 높이기 위해, 고출력 LED 배열은 수동적인 자세 제어를 사용하여 지구의 북반구를 향하게 할 하나의 패널에 모두 있었습니다.

라디오

EQiSat에 탑재된 송수신기는 UHF 70 cm 아마추어 무선 대역에서 435-438MHz로 신호를 전송했으며, 등록된 콜사인 비콘과 센서 데이터로 구성되었습니다. 이 전송물은 아마추어 라디오 사용자가 수신할 수 있지만 일반 대중의 접근성을 높이기 위해 온라인에도 게시되었습니다. 라디오는 위성의 위치를 추적하는 비콘 역할도 했습니다. 브라운의 아마추어 라디오 클럽과 협력하여 건설된 주요 지상국은 EQiSat의 주요 연락처였으며, 필요한 경우 위성과의 통신을 종료할 수 있었습니다.[12]

CubeSat 사양은 발사 전에 위성 부품이 측면 레일에서 1cm 이상 돌출되지 않도록 규정하고 있기 때문에 안테나는 발사를 위해 감겨졌습니다. 따라서 안테나를 팽팽하게 유지하는 나일론 와이어로 구성된 전개 시스템이 사용되었습니다. 이 나일론 와이어는 니크롬 필라멘트에 감겨 배치 후 30분 후에 와이어가 연소됩니다. 그런 다음 안테나가 다시 제자리로 튀어나옵니다.

자세 제어

EQiSat는 수동적 자기 태도 제어 시스템(ACS)을 사용했는데, 이 시스템은 자세 결정 시스템에 의존하지 않고, 토크 코일이나 모멘텀 휠에서 에너지가 유출되지 않으며, 위성의 장애물을 제거하고 안정화하는 데 필요한 복잡한 알고리즘에 의존하지 않아도 됩니다. 두 쌍의 히스테리시스 막대는 ISS의 발사와 안테나 배치로 인한 텀블링을 상쇄하기 위해 위성에 토크를 부여하는 데 사용되었습니다. 이 히스테리시스 로드는 토크를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 텀블러의 일시적인 반응을 약화시킬 수 있습니다. 이렇게 하면 며칠 동안 텀블링을 줄일 수 있습니다. ACS는 또한 영구 자석을 사용하여 EQiSat와 지구의 자기장을 정렬합니다. 이것은 지구를 북반구의 표면으로 향하게 했습니다.[5]

전자제품

전자 하위 시스템은 위성이 제대로 작동할 수 있도록 다른 모든 하위 시스템을 연결했습니다. 전자 서브시스템은 5개의 맞춤 제작 PCB로 구성되었으며, 각각 EQiSat 내부에 물리적으로 적층되어 있었습니다. 5개의 보드는 다음과 같습니다.

  • 플래시 패널: 플래시 패널에는 4개의 LED, 안테나 전개 시스템, 4개의 온도 센서, IR 센서 및 포토 다이오드가 장착되어 있습니다.
  • LED 드라이버 보드: 이 보드는 플래시 패널 바로 아래에 있습니다. LED당 하나씩 4개의 부스트 레귤레이터 회로가 포함되어 있었습니다. 이 부스트 레귤레이터는 배터리에서 6.6V로 60A를 끌어낸 다음 LED의 경우 36V 및 2.7A로 변환됩니다. 또한 안테나 배치 시스템의 구동 회로가 포함되어 있었습니다.
  • 배터리 보드: 이 보드는 두 개의 배터리 층 사이에 위치했습니다. 태양광 패널 출력을 기반으로 배터리 충전을 지속적으로 최적화하기 위해 Max Power Point Tracking을 수행한 회로가 포함되어 있습니다. 또한 배터리 출력을 관리하고 배터리 특성을 모니터링하기 위한 제어 장치가 있었습니다.
  • 제어 보드: 제어 보드에는 Atmel SAMD21J18A 프로세서, 메모리 및 다른 모든 보드의 수신 데이터를 관리하는 디멀티플렉서를 포함한 위성의 두뇌가 포함되어 있습니다. 컨트롤 보드는 또한 라디오와 인터페이스하며 IMU와 자력계를 포함합니다.
  • 무선 어댑터 보드: 이것은 라디오와 제어 보드 사이의 인터페이스를 제공하는 더 간단한 보드였습니다.

전자제품 서브시스템은 PCB 제조를 제외하고 완전히 사내에서 설계, 테스트 및 조립되었습니다. 모든 구성품은 시판품이었으며 온라인에서 쉽게 구입할 수 있습니다. PCB는 PCB CAD 소프트웨어로 설계되었으며 CAD 파일은 GitHub에 업로드되어 대중이 쉽게 접근할 수 있습니다.[7]

소프트웨어

전자 하위 시스템은 프로세서에서 실행되는 소프트웨어로 백업되었습니다. 프로세서는 FreeRTOS 기반의 실시간 운영체제를 실행하였습니다. 실시간 운영 체제의 사용은 소규모 임베디드 시스템에서 표준으로 제공되며 EQiSat가 적시에 결정적인 방식으로 이벤트에 응답할 수 있도록 해줍니다.

소프트웨어는 전자 하위 시스템 섹션에 언급된 센서에서 데이터를 수집하는 역할을 했습니다. 그런 다음 내장된 ADC에서 읽은 데이터를 처리하고 데이터를 지구로 적절하게 다시 전송하여 Node.js 서버에서 수집 및 처리하여 실시간 모니터링을 수행했습니다. 소프트웨어는 또한 기본 지상국에서 들어오는 전송을 처리할 수 있었습니다.

우주 방사선은 궤도에 있는 동안 약간의 뒤집힐 가능성을 제공합니다. 데이터 메모리의 일부가 휘발성으로 인해 뒤집혔기 때문에 시스템을 재부팅하면 이 문제가 해결되는 경우에는 문제가 되지 않습니다. 프로그램 메모리에서 비트가 뒤집히면 감시 타이머가 부트로더에 의해 방사선 안전 MRAM에 저장된 복사본으로 프로그램 메모리를 덮어쓴 시스템의 재부팅을 트리거했습니다. 이 워치독 타이머는 정상적인 프로그램 작동 시 원래 값으로 재설정되었으므로 프로그램이 손상되어 0으로 카운트된 경우에만 재부팅을 트리거했습니다.

나머지 EQiSat의 하위 시스템의 경우 소프트웨어 파일을 온라인으로 사용할 수 있습니다.[7]

힘

전력 시스템에는 우주에서의 발전을 위한 태양 전지판과 전력 저장을 위한 두 개의 배터리 시스템이 포함되었습니다.

태양 전지판은 잘 문서화된 생산 프로세스를 사용하여 스크랩 갈륨 비소 전지로 생산되었습니다. 그 결과, 비교적 강력한 기성 패널보다 35배나 비용이 적게 들었습니다. 패널은 CubeSat의 5면을 구성했으며 다양한 구성의 삼각형 첨단 태양 전지와 TrisolX 셀로 구성되었습니다. EQiSat의 상단 및 하단 패널에만 이러한 셀이 포함되어 있습니다. 나머지 세 패널은 TrisolX 세포를 사용했습니다. 4S6P 구성의 24개 세포와 4S5P 구성의 3개 측면 패널에는 20개 세포가 포함되어 있습니다. 상단 및 하단 패널은 전체 햇빛에서 평균 1.3W가 조금 넘는 출력을 위해 140-170mA에서 8.76V를 출력하도록 설계되었습니다. 다른 패널은 약 0.5-.7W 전력에 대해 비슷한 전압을 출력했습니다.

EQiSat에는 플래시 시스템에 전원을 공급하는 배터리와 무선 시스템 및 마이크로 컨트롤러에 전원을 공급하는 배터리 두 세트가 들어 있었습니다. 플래시에 전원을 공급한 배터리는 A123 System 18650 LiFe였습니다.2S2P 구성의 PO4 셀. 라디오와 마이크로컨트롤러에 전원을 공급하는 배터리는 병렬로 두 개의 LIR2450 리튬이온 충전식 코인셀 배터리였습니다. EQiS는 배터리 시스템 간에 교대로 사용되며, 우선 순위는 LIR2450 배터리에 있습니다.[5]

구조.

섀시 및 기타 부품은 비용 접근성을 극대화하기 위해 자체 제작되었습니다. 섀시는 3축 CNC 밀, 선반 및 탭을 사용하여 Al 6061의 솔리드 블록에서 밀링되었습니다. 이를 통해 EQiSat 본체와 모든 구성 요소의 체결 지점을 제공했습니다. 또한 6개의 배터리를 안전하게 넣을 수 있는 블록은 델린에서 밀링 처리되었습니다. 재료 폐기물을 줄이기 위해 가공 가능한 왁스를 사용하여 제조 공정을 완벽하게 수행했습니다.

섀시는 다른 가공 부품 및 전체 어셈블리와 함께 CAD 소프트웨어로 설계되었습니다. CNC 툴 경로와 G-code는 이 파일에서 생성되었습니다.[5]

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b "Upcoming ElaNa CubeSat Launches". NASA. 2016-07-03. Retrieved 18 October 2016.
  2. ^ "Countdown: NASA launch date for student space project nears". Brown University. Retrieved 30 March 2017.
  3. ^ "EQUISAT". N2YO.com. 26 December 2020. Retrieved 26 May 2022.
  4. ^ a b "NASA to launch Brown University students' nanosatellite". ABC. 2014. Retrieved April 26, 2014.
  5. ^ a b c d e f "NASA to launch students' nanosatellite". Brown University. 2014. Retrieved April 26, 2014.
  6. ^ a b "Satellite Made By Brown U. Students to Launch on NASA Rocket". Go Local Prov. 2014. Retrieved April 26, 2014.
  7. ^ a b c "EQUiSat GitHub repository". GitHub. Retrieved 30 March 2017.
  8. ^ "NASA Announces Fifth Round of CubeSat Space Mission Candidates". 2015-07-22. Retrieved 30 March 2017.
  9. ^ Del Santo, T.J. (May 22, 2018). "Made-in-RI satellite now in space". WPRI. Retrieved March 26, 2018.
  10. ^ Wells, Jackson (May 24, 2018). "Student-built satellite launches into space". Brown Daily Herald. Retrieved March 26, 2018.
  11. ^ Herwick III, Edgar B. (July 18, 2018). "Brown University Undergrads Launch The Little DIY Satellite That Could". WGBH. Retrieved March 26, 2018.
  12. ^ "Brown CubeSat team shoots for the stars with microsatellite". Brown Daily Herald. 2014. Retrieved April 26, 2014.

외부 링크