Initial design approach of CubeSat systems through mission analysis and operation simulation

Abstract

본 논문은 큐브위성을 위한 초기 설계 접근 방법을 제시한다. 특히, pre-phase A의 기술적 적합성에 중점을 맞춰져 있다. Pre-phase A 과정은 성공적인 제안서와 프로젝트를 위해 매우 중요한 단계이다. 간단한 임무 분석 및 운영 모사 방법을 소개하고 이를 도표 기반 초기 설계 접근 방법과 접목시킴으로써 자원을 보다 효율적으로 분배할 수 있다. 운영 모사를 위해 지구 중력구배, 대기의 공기저항, 태양 복사압, 그리고 third body에 의한 섭동을 Cowells method에 포함시켜 운동방정식을 세운다. 우주환경 모사를 위해 항성 위치 모델링, 항성 회전축 모델링, 식(蝕) 모델링, 그리고 대기 밀도 모델링 방법을 소개한다. SNUSAT-1 초기설계를 위해 제안된 도표 기반 초기 설계와 최상위 요구사항을 통해 pre-phase A 기술적 적합성 평가를 수행한다.

This study presents an initial design approach method for CubeSats. The study focuses on the pre-phase A procedure technical feasibility assessment. The pre-phase A procedure is important for a successful proposal and project. By introducing a simple mission analysis and operation simulation method and joining pre-phase A with a table based initial design approach, resources can be efficiently allocated. The study uses Cowells method with perturbing acceleration due to geopotential, atmospheric drag, solar radiation pressure, and third body. Space environment is modeled for ephemerides, rotational elements, eclipse, and atmospheric density. With initial design, using the presented basic design table, and with top-level requirements, pre-phase A procedure of technical feasibility assessment for SNUSAT-1 is performed using the introduced orbit simulation method. As a result, initial design is given for SNUSAT-1.