미드STAR-1
MidSTAR-1 |
미드STAR-1은 미국 해군사관학교 소형위성 프로그램에서 제작한 인공위성이다. 미국 국방부(DoD) 우주시험 프로그램(STP)의 후원으로 2007년 3월 9일 03시 10분 케이프 커내버럴 공군기지에서 아틀라스 V 소모성 발사체를 타고 발사되었다. MidSTAR-1은 FalconSat 3, STPSat 1, CFESat과 함께 2차 페이로드로 비행했다. 1차 페이로드로는 Orbital Express였다.
MidSTAR-1 임무(USNA-5)
미드스타는 광범위한 우주 실험과 기구를 쉽게 수용해 다양한 우주 임무를 지원할 수 있는 범용 위성 버스다. 위성 버스와의 실험 통합은 위성 버스 설계에 최소한의 변경으로 이루어져야 한다. MidSTAR는 DoD 공간 실험 검토 위원회(SERB)에서 승인한 소형 탑재물을 수용하고 STP를 통해 출시를 기다리는 비교적 저렴한 신속 대응 플랫폼으로 의도되었다.
미드스타는 공군 연구실(AFRL)이 델타 IV 또는 아틀라스 V 소모성 발사 차량에 배치하기 위해 개발한 ESPA(Execondary Payload Adapter) 링에 사용하도록 설계됐다. MidSTAR는 D등급 우주선으로, 생산과 운용에 있어 그에 상응하는 기술적 위험을 안고 최소 비용으로 생산된다. 그것은 상업적인 기성품 "플러그 앤 플레이" 구성요소를 가능한 한 최대한 사용하여 의도적으로 설계가 단순하고 구조가 견고하다. 부품 개발 및 회로판 수준 설계는 필요한 경우에만 수행된다.[citation needed]
MidSTAR-1은 설계의 첫 번째 구현이다. STP에 의해 SSP를 위한 인터넷 통신위성(ICSAT) 실험과 해군 대학원(NPS)을 위한 구성 가능한 내결함성 프로세서(CFTP) 실험을 수행하도록 위임되었다. In addition, MidSTAR-1 carries the Nano Chem Sensor Unit (NCSU) for the National Aeronautics and Space Administration (NASA) Ames Research Center; Eclipse, built by Eclipse Energy Systems, Inc. for NASA Goddard Space Flight Center (GSFC); and the Micro Dosimeter Instrument (MiDN), sponsored by the National Space Biomedical Research Institute (NSBR미국 항공우주공학부(USNA)에 의해 건설되었다. 그 임무는 2년 동안 지속될 예정이다.[citation needed]
미션 아키텍처
MidSTAR-1 임무에는 메릴랜드 주 아나폴리스의 미국 해군사관학교에 위치한 단일 위성 지상국(SGS)의 지휘와 통제 하에 있는 단일 우주선이 포함된다. 지상국은 다운링크된 데이터 파일을 인터넷을 통해 주요 수사관들에게 전달한다. MidSTAR-1의 발사 구간은 우주 시험 프로그램을 통해 아틀라스 V 발사 차량을 이용, 위성을 고도 496km, 경사 46도의 원형 궤도에 올려놓았다.
위성은 중간 주파수(IF)가 435MHz인 1.767GHz의 업링크와 2.20226GHz의 다운링크를 사용한다. 가우스 평균 시프트 키 변조를 활용함으로써 68.4 kbit/s 이상의 데이터 전송 속도로 위성과의 통신을 달성한다. 이 위성은 또한 리눅스 운영 체제를 기반으로 한 오픈 소스 소프트웨어를 사용한다. MidSTAR-1은 자세 제어나 결정, 활성 열 제어 기능이 없으며, 질량은 120kg이다.[citation needed]
100퍼센트의 성공은 2년 동안 두 번의 1차 실험에 전폭적인 지지를 받으며 위성을 성공적으로 발사하고 운용하는 것이다. 50%의 성공은 인공위성의 성공적인 발사 및 운용이었다: 2년간 1차 실험의 전폭적 지원, 1년 동안 1차 실험의 전폭적 지원, 또는 2년 동안 2차 실험의 부분적 지원. 33퍼센트의 성공은 인공위성의 성공적인 발사와 1차 및 2차 탑재물의 조합에 대한 부분적인 지원으로 위성 버스의 완전한 운행이었습니다.[citation needed]
미션 로그
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2007년 3월 9일: MidSTAR-1은 케이프 커내버럴 공군기지에서 유나이티드 론치 얼라이언스 아틀라스 V의 STP-1 임무의 일부로 비행했다. 리프토프는 0310 UTC에서 발생했고, 우주선은 0332 UTC에서 분리되었다. USNA SGS는 0459 UTC에서 아나폴리스 MD를 처음으로 통과하는 동안 우주선과의 통신을 성공적으로 획득했다. 그 우주선은 명목상 안전모드로 운항하고 있었다.[citation needed]
2007년 3월 21일: 2217 UTC에서 CFTP를 켜서 6 W 연속적인 전력 시스템 부하를 더하여 배터리의 충전 응력을 줄였다.
2007년 3월 28일: MiDN은 약 2400 UTC에서 켜졌다. 우주선은 이 패스 이후 모든 지상 명령에 대한 응답을 중지했다.
2007년 4월 4일: 약 2130 UTC에서 우주선의 첫 번째 파이어코드 재설정 사용. 이 명령은 MIP-405 프로세서의 재설정 스위치를 전환하고 운영 체제를 재부팅한다. 이 재설정으로 CFTP 및 MiDN 실험이 꺼지고 모든 명령 버퍼가 삭제되었다. 2324 UTC에서 우주선은 명령에 따라 송신기에 응답했다. 텔레메트리가 리부팅에 성공했음을 확인했다.
2007년 4월 5일: CFTP와 MiDN이 다시 켜졌다.
2007년 4월 6일: MiDN 파일의 선택적 다운로드는 각각 92바이트의 71개의 파일을 검색하여 주임 조사관(PI)에게 전달하였다. 이것은 우주선에서 과학 데이터를 성공적으로 검색한 첫 번째 사건이었다. 이 이정표를 통해, MidSTAR-1은 33%의 미션 성공 기준을 충족시켰다.
2007년 5월 26일: NCSU는 약 1900 Z에서 켜졌다.
2007년 5월 29일: NCSU PI에 첫 번째 데이터 패키지 제공. 네 가지 실험 모두 PI에 데이터를 전달하고 있다.
2007년 6월 18일: NASA 보도 자료는 NCSU의 성공을 발표한다.
2007년 9월 5일: 우주선 컴퓨터가 알 수 없는 영향, 방사능에 의한 변동의 결과로 얼어붙었다. 이는 우주선이 태양빛을 완전히 쬐고 배터리 과충전을 막기 위해 전력 배수구(30W)를 켠 상태에서 발생했다. 배수구를 껐다 켜기 위한 컴퓨터 없이, 우주선은 결국 배터리를 소모시키는 연속적인 음의 순전원 구성으로 남아 있었다. 배터리 전압이 8V 미만으로 떨어졌을 때 배수구용 전자 스위치는 기본적으로 꺼졌고, 우주선은 양의 순전력으로 돌아가고 배터리는 충전할 수 있게 되었다.
2007년 9월 7일: 일단 배터리가 충분히 충전되면, 컴퓨터는 성공적으로 재시동되었다. 재시동은 초기 사건 발생 후 48시간 후에 일어났다. 그 48시간 동안 우주선으로부터의 원격 측정이나 어떤 실험도 이용할 수 없다. 원격측정은 정상작전이 재개된 것으로 나타나지만, 모든 실험은 사건 후 분석과 그것들을 다시 온라인 상태로 되돌리기 위한 계획의 개발로 미루어졌다.
2007년 9월 12일: CFTP가 다시 시작되었다.
2007년 9월 21일: MiDN이 재가동되었다.
2009년 4월: MidSTAR-1과의 연락 끊김. 우주선은 전송을 중단했고 지상 명령에 응답하지 못했다. 배터리 팩 고장으로 인한 이상 현상 MidSTAR-1은 비작동이라고 선언하였다. MidSTAR-1은 100% 성공 기준을 충족하면서 2년 동안 온보드 실험을 모두 지원했다.[citation needed]
구조
MidSTAR-1 프레임은 분리 시스템을 포함한 긴 축을 따라 32.5인치, 21.2"x21의 팔각형 구조물이다.2" 단면에서 횡방향으로 측정. 전개 메커니즘은 음의 x면에 탑재된다. 양의 x 얼굴은 외부 장착 실험을 위해 남겨져 있다. ESPA 봉투에 허용되는 x축의 38인치 중 2-4"는 전개 메커니즘을 위해, 4-6"은 외부 실험을 위해 남겨졌다. 프레임 길이는 30인치 입니다. 우주선의 8개 면은 모두 태양 전지로 덮여 있어 이용 가능한 전력을 최대화한다. 8개의 쌍극 안테나들은 우주선의 네 면에 탑재되어 ESPA 봉투의 모서리를 자르므로 봉투 표면과 일치하지 않고 ESPA 봉투 안에 위치한다. 나머지 측면에는 지상 지지대 중 리프팅 및 수송을 위한 제거 전 비행 전 아이홀이 장착되어 있다.
MidSTAR-1은 3개의 내부 선반을 갖추고 있으며, 이 선반은 위성 내부에 구성 요소와 탑재물을 장착할 수 있는 공간을 제공한다. 이들의 위치는 탑재물과 구성 요소의 치수에 의해 결정된다. 구조물이 중력 요건의 중심에 머무르는 한, 필요한 경우 MidSTAR 모델의 향후 구현에서 이러한 것들은 변화할 수 있다. 팔각형의 하중 구조는 상단과 하단으로 구성되어 있으며, 8개의 모서리에 현악기로 연결되어 있다. 우주선의 측면 패널은 #10 볼트로 스트링거에 장착된 1/8" 알루미늄 패널이다.[citation needed]
명령 및 데이터 처리(C&DH)
명령 및 데이터 처리 시스템(C&DH)의 임무는 명령을 수신 및 실행하고, 하우스 키핑 데이터를 수집, 저장 및 전송하며, 탑재된 페이로드도 지원하는 것이다. 이 비행 컴퓨터는 위성을 제어하고 원격 측정과 실험 데이터를 최소 2년 동안 관리하도록 설계되었다.
The C&DH system consists of a custom-modified MIP405-3X single board computer which included (i) 133 MHz PowerPC processor; (ii) 128 MB ECC; (iii) 4 RS-232 asynchronous serial ports; (iv) 1 Ethernet Port; (v) a PC/104 bus; (vi) a PC/104+ bus; and, (vi) a 202-D384-X Disc on Chip providing 384 MB of secondary storage. 컴퓨터 보드는 동기 시리얼 포트 2개를 갖춘 ESCC-104 동기 시리얼 카드와 RS-232/422/485 비동기 시리얼 포트 8개와 디지털 I/O 채널 8개를 갖춘 EMM-8M-XT 시리얼 확장 카드가 지원한다. 수정된 I0485 데이터 수집 보드는 22개의 아날로그 원격측정 채널과 32개의 디지털 I/O 채널을 제공한다.
x86 기반 보드에 PowerPC 기반 MIP405를 사용하기로 한 결정은 기능 세트와 결합된 보드의 낮은 전력 소비량에 전적으로 기초하였다. Linux 운영 체제를 사용하기 위한 프로그램 결정으로 인해 선택은 x86, PowerPC, ARM 프로세서 아키텍처로 제한되었다. MIP405는 128MB의 ECC 메모리와 2와트 미만의 강력한 프로세서를 제공하는 동시에 이더넷, 직렬 포트, 디스크-온-칩 인터페이스를 단일 보드에 통합한다. 유사한 특징을 가진 가장 가까운 x86 기반 시스템은 5와트의 전력을 소비했다.[citation needed]
M-Systems Disk-on-Chip은 사실상의 표준 플래시 메모리 하드 디스크 교체였기 때문에 선택되었다. 플래시 메모리는 안정성을 높이고 전력을 줄이기 위해 기존 하드 디스크보다 선택되었다. 384MB 버전은 운영 체제에 필요한 스토리지를 제공하고 여전히 적절한 마진을 유지하기 위해 선택되었다.
Diamond Systems 에메랄드-MM-8은 RS-232, RS-422, RS-485로 구성할 수 있는 8개 포트 중 하나라도 가진 타고난 유연성을 바탕으로 비동기 직렬 보드에 선택되었다.
분산형 원격측정 시스템에는 데이지 체인 및 다량의 보드 처리를 위한 내장된 지원으로 인해 RMV의 IO485 데이터 획득 및 제어 보드가 선택되었다. 통합 확장성은 MidSTAR 라인의 이후 버전에서 미래의 원격 측정 문제를 해결하는 데 필수적이다.[citation needed]
C&DH는 2.4 시리즈 커널을 가진 리눅스 운영 체제를 사용한다. 개방형 소프트웨어 아키텍처를 만들기 위해 IP 프로토콜 스택을 선택하여 프로세스 간, 위성 내 및 위성 지상 통신을 제공하였다. 이를 통해 서로 다른 하드웨어의 서로 다른 시설에서 만들어진 프로그램을 최소한의 난이도로 통합할 수 있었다.[citation needed]
모든 내부 및 외부 통신은 인터넷 프로토콜을 사용한다. TCP는 모든 내부 위성 통신에 사용된다. UDP 또는 MDP는 업링크와 다운링크에서 사용된다.[citation needed]
