WOLLEMI

개방형 12U 과학 관측소
첫 10년을 넘기도록 만들어졌다.

Wollemi는 완전히 개방형 모듈식 소형 위성 플랫폼이며, 첫 번째 임무는 구성 파일에서 엔드투엔드로 생성되고 모든 변경 사항에 대해 자동 회귀 테스트로 확인되는 계층적 50년 생존성 디자인을 갖춘 과학 우선 12U 큐브샛입니다.

궤도를 돌리려면 드래그하고, 스크롤하여 확대/축소하려면 한 번 클릭하세요 -- 이것은 사진이 아닌 실제 파라메트릭 CAD 모델입니다.

0계층적 생존 디자인
0과학 기구
0사용 가능한 델타-v
0요구사항 추적
12U 큐브샛 외피 ~26 과학 기구 50년 계층적 디자인 수명 완전히 공개된 저장소 23/23 자동 검사 통과

슬라이드웨어 없음: 이 쪽의 모든 렌더링, 도면 및 숫자는 하나의 실제 확인된 모델에서 나옵니다. 변경하면 쪽도 함께 변경됩니다.

임무 및 목표

Wollemi는 개방형, 모듈형, 장수명 12U 과학 관측소 및 참조 플랫폼입니다. 이는 수십 년에 걸친 우주 기상, 방사선 및 지구 관측 데이터를 생성하고, 궤도에서 견고한 전자공학 및 소프트웨어를 시연하며, 누구나 재사용할 수 있도록 디자인, 데이터 및 도구를 공개합니다.

OBJ-1

우주 기상 및 지구물리학

장기 기록 데이터: 자기장, 고에너지 입자, 태양 X선/자외선, 총 태양 복사량, 방사선량, 플라즈마, VLF, 감마선 폭발.

OBJ-2

지구 관측

5m 유형 이미징 망원경, 동일 광학계를 공유하는 초분광 장면, 열적외선, 광각 야간 영상.

OBJ-3

기술 및 신뢰성 과학

다양한 컴퓨팅 계열과 플래시 메모리 유형의 연도별 방사선 거동을 공개 오류 데이터와 함께 발표합니다.

OBJ-4

재사용 가능한 플랫폼

버스, 셀 그리드, 백플레인, 프로토콜 및 툴링은 한 번 설계하고 재사용됩니다. 새로운 임무는 재설계가 아니라 구성 변경과 새 카드 추가입니다.

OBJ-5

완전히 열림, 지금

하드웨어는 CERN-OHL-S-2.0, 소프트웨어는 Apache-2.0, 문서는 CC-BY-4.0에 따라 발행되었으며 나머지 디자인과 함께 재사용 가능합니다.

디자인으로 구현된 긴 수명

계층적 생존 아키텍처: 비콘과 감독자는 배터리보다 오래 지속되도록 설계되었고, 배터리는 무거운 컴퓨팅보다 오래 지속되도록 설계되었습니다. 이는 단일 실패 지점이 아닌 점진적 저하를 의미합니다.

배포 순서

수납된 발사 구성에서 완전히 전개되는 날개의 개방을 보여주는 개략도. 힌지/아코디언 메커니즘 자체는 아직 설계되지 않았습니다. (아래 열린 항목 참조), 따라서 이 애니메이션은 실제 메커니즘을 시뮬레이션하는 것이 아니라 각 패널의 수납 및 전개된 면적을 보간합니다. 이는 개념을 전달하기 위한 것이지 검증하기 위한 것이 아닙니다.

접혀 있던 날개가 완전히 펼쳐지는 애니메이션

두 개의 날개, 각 세 개의 패널

각 날개는 세 개의 양면 패널(양쪽 면에 셀이 있음, 선호되는 새벽-황혼 궤도가 태양을 항상 한쪽이 아닌 날개 법선 축에 두기 때문에 필요함)을 지니고 있습니다. 스택당 6개의 하향 지지대가 발사 구성 진동 모드를 라이드셰어 최소치보다 편안하게 높게 유지합니다.

배포된 범위끝에서 끝까지 약 2.1m
패널 수날개 2개 × 패널 3개, 양면
보관된 돌출부큐브샛 디자인 사양 레일 엔벨로프 내
방출 메커니즘번 와이어, 세 개의 독립적인 억제기

한눈에 보기

양식12U 큐브샛 외피, 중앙 스파인 주위 2×2×3 셀 그리드, 노치 처리된 100×100mm 카드
질량 / 동력24kg 예산 중 약 16.8kg; 58W 태양 편향, 28W 회전, 3W 안전 모드 부하
과학 페이로드~26개 기기: 5m 유형 망원경 + 초분광(공유 광학), 열적외선, 자기계측기, 입자 분광기, X선/UV 모니터, 총 태양 복사 에너지, VLF/ELF, 감마선 폭발 계수기, 방사선 선량계, SEU/플래시 실험
계산하다MSP430FR 슈퍼바이저, 2×STM32H7 비행 컨트롤러, 대용량 메모리 장치 (8×128GB, 6+2 지우기 코딩), 라즈베리 파이 CM5, NVIDIA Jetson Orin Nano
힘두 개의 독립적인 LiFePO4 체인(A/B)과 완전히 독립적인 생존 체인, 하드웨어 전용 보호(트립 경로에 MCU 없음)
추진중앙선에 위치한 아이오딘 전기 격자 이온 추진기, 질량 중심을 통해 경사지게 배치; 약 570 m/s의 가용 델타-v, 수동 백업으로 항력 돛
통신UHF/LoRa 비콘 및 명령, S-밴드 과학 다운링크 (250 kbps–2 Mbps 적응형), Ed25519 서명된 원격 명령을 포함하는 CCSDS 우주 패킷
궤도 (선호)새벽-황혼 태양 동기, 약 700km -- 일식 순환 제거, 열 및 배터리 수명상의 이유로 선호됨
검증47개 요구사항 추적됨; 대부분은 매 실행 시 자동으로 확인됨; 29개 물리적 테스트 계획됨

전자공학 및 PCB 디자인

우주선은 카드 케이지 형태로 제작되었습니다: 동일한 100×100mm 카드가 수동 백플레인에 삽입되며, 기기/하위 시스템 그룹당 하나의 기둥이 있습니다. 아래의 모든 보드는 저장소에 있는 실제 KiCad 파일입니다. electronics/kicad/), DRC-clean, 동일한 것에서 생성됨 card_pinout.toml 커넥터 정의 인터페이스 문서는 다음으로부터 구축됩니다 -- 이것들은 배선되지 않은 회로도이며, 부품 배치가 들어맞는 것을 입증한 평면도입니다.

Wollemi EPS 블록 다이어그램: 두 개의 주요 전원 체인과 독립적인 생존 체인
EPS 블록 다이어그램 -- 체인 A/B와 독립 생존 체인

모든 카드는 하나의 커넥터 쌍을 공유합니다. WL-P (2×30, 전원 및 제어 -- 이중 배터리 버스 레일, 이중화 CAN-FD, PPS/SYNC 타이밍, 하드웨어 KILL_N 감독자는 소프트웨어 없이도 주장할 수 있고, SWD 헤더가 있어 어떤 카드든 제거하지 않고도 재프로그래밍할 수 있습니다) 그리고 WL-D (2×15, 이더넷/고속 레인, 데이터 플레인 카드에만 장착됨). 커넥터 피치는 의도적으로 1.27mm입니다. 이전의 0.8mm 피치는 전원 체인이 서로 막히지 않고 백플레인에 배선될 수 없었습니다.

EPS-A/EPS-B 카드 평면도의 3D 렌더링, 부품 배치만
EPS-A / EPS-B 카드 -- 기능 블록 평면도
독립 생존 카드 평면도의 3D 렌더링
서바이벌 카드 -- 독립형 팩-C 충전기 및 번-와이어 드라이버
WL-P 및 WL-D 커넥터가 있는 빈 100x100 밀리미터 카드 템플릿의 3D 렌더링
카드 템플릿 -- 모든 기둥 카드는 여기서 시작합니다
15개의 카드 슬롯이 있는 수동 백플레인 스트립의 3D 렌더링
백플레인 스트립 - 15개 카드 슬롯, 체인당 수동 WL-P/WL-D 라우팅

하위 시스템

모든 서브시스템은 검사가 실행되는 동일한 구성 파일에서 생성되므로, 디자인 변경과 그 문서가 조용히 어긋날 수 없습니다.

하위 시스템건축
구조2×2×3 셀 격자(외곽 치수 226.3×226.3×340.5 mm) 내에 40 mm 중앙 스파인을 둘러싼 알루미늄 프레임. 우주선 내 모든 카드는 20×20 mm 스파인 노치와 8 mm 레일 릴리프가 있는 100×100 mm 윤곽선을 공유하는데, 이는 표준 90/100 mm 보드가 스파인을 통과하지 못하기 때문에 이 프로젝트를 위해 고안된 형식이다. 날개 스택당 6개의 고정 지지대가 모서리뿐만 아니라 전체를 밀어 넣어 보관된 첫 번째 모드를 약 137 Hz로 만들며, 이전의 모서리만 분석한 결과는 99 Hz에 불과했다.
힘두 개의 독립적인 MPPT/배터리 체인(A, B)과 자체 전용 본체 장착형 태양광 스트링을 갖춘 완전히 독립적인 생존 체인(C); 카드당 eFuse 및 하드웨어 KILL_N 보호 경로에 소프트웨어가 전혀 없는 라인.
열완전히 수동적입니다. 분석 결과 우주선이 뜨겁기보다는 차갑게 작동하는 것으로 나타났으며, 실제 문제는 태양 전지판과 전용 MLI/저방사 패치 사이에 표면의 약 절반을 분할함으로써 막아낸 -27°C 일식 사례와 -40°C 안전 모드 사례입니다. 망원경 기둥은 자체 저알파/저엡실론 코팅과 8W 열정밀 히터(14-17°C 설정점)를 갖추고 있으며, 배터리 금고는 6W 히터로 격리(0.1W/K)되어 있고, 생존 스트링은 자체 2W 히터를 갖추고 있어 -20°C 이하로 떨어지지 않습니다.
태도 및 추진세 개의 반응 휠(각 30 mN·m·s), 자기 토크기 및 항성 추적기(5 arcsec, 지상 오차 약 17 m)는 토크 및 운동량에 3배의 여유를 두고 약 120초 만에 90° 선회합니다. 비추력의 경우 추진 시스템은 물 저항 제트 대신 전기식(아이오딘 그리드 이온/홀 클래스)입니다. 아이오딘 0.5 kg은 물 0.8 kg에 의한 약 45 m/s에 대해 약 570 m/s를 제공하는데, 이는 50년간의 항력 보충, 충돌 회피 및 한 탱크로부터의 제어된 궤도 이탈에 충분합니다. 추스터는 중심선에 위치하며, 질량 중심을 기준으로 몇 도 기울어져 있습니다. 이전에 기둥 내부에 배치했을 때는 7분 만에 바퀴를 포화시킬 만큼 충분한 비축 토크가 발생했습니다. 드래그 세일은 수동 백업입니다.
계산하다하단에 의도적으로 과잉 프로비저닝된 5단계 계층 구조: MSP430FR 슈퍼바이저와 이중 핫 스탠바이 STM32H7 비행 컨트롤러는 장기간의 우주 기상 과학 임무를 위해 50년 전체 임무를 수행하도록 평가되었는데, 이는 리눅스 측이 고장 날 것으로 예상되는 시점 이후에도 장기간 계속 실행되어야 하기 때문이다. 그 위에는 10~15년의 디자인 수명을 가진 라즈베리 파이 CM5(항상 켜짐)와 엔비디아 젯슨 오린 나노(이미징, 대규모 컴퓨팅)가 위치한다. 대용량 메모리 장치는 6+2 삭제 코딩, BLAKE2 해싱 및 주기적인 스크러빙을 통해 8×128GB를 저장한다.
데이터 및 통신27가지 CCSDS 메시지 유형, 모든 원격 명령은 카운터와 유효성 창으로 Ed25519 서명됨 (링크 자체는 아마추어 대역 규칙에 따라 암호화되지 않음). 제어 평면은 이중 CAN-FD (1Mbps/5Mbps)로 이중화를 제공하며, 기가비트 이더넷 평면이 페이로드 데이터를 전송합니다. 다운링크는 UHF/LoRa 하우스키핑(~0.5MB/일)과 적응형 S-밴드 과학 링크(250kbps-2Mbps)로 구성되며, 파무클레 기준국만으로 대략 28분 접촉 및 3~4회 통과 동안 약 134MB/일이 발생합니다.
페이로드26개 기기가 수명에 따라 깔끔하게 분리됩니다. 장기 기록 우주 기상/지구물리학 과학(삼축 자기계, 총 태양 복사선량계, 방사선 선량계, 16전자/16양성자 입자 분광기, X선/UV 모니터, CsI+SiPM 감마선 폭발 검출기, 칩 스케일 원자 시계)은 플라이트 컨트롤러에 의해 직접 획득되며, 리눅스 노드에는 절대 획득되지 않습니다. 이미징 -- 약 5m 지상 샘플 거리의 85mm 카세그레인 망원경, 동일 광학계를 공유하는 약 50밴드 초분광 채널, 열적-IR 마이크로볼로미터 및 광각 항성/컨텍스트 카메라 -- 는 Pi/Jetson 측에서 실행됩니다. 위에 언급된 모든 기기 번호는 지금까지 분석만으로 검증되었을 뿐, 제작 및 테스트된 기기로 검증된 것은 아닙니다.
지상 및 운영두 가지 공개된 지상국 계층: 비콘을 수신할 수 있는 누구나 만들 수 있는 30-80 UHF/LoRa 리스너와 전체 다운링크를 위한 약 2,200-4,500달러 상당의 S-band 과학국(1.2m 접시, SPID BIG-RAS 로테이터). 모든 27개 프로토콜 메시지는 이미 컴파일되고 검증된 Kaitai Struct 디코더를 가지고 있으며, SatNOGS DB/디코더 통합이 계획되어 있어 어떤 스테이션이든 이 저장소에 손대지 않고도 원격 측정 데이터를 디코딩할 수 있습니다. 두 번째 앵커 지상국이 제안되었지만 아직 준비되지 않았으며, 주파수 조정/라이선싱은 시작되지 않았습니다.

50년은 대부분의 위성 운영자가 활동하는 기간보다 더 깁니다. 감독관과 비콘은 이 코드를 작성한 모든 사람이 떠난 후에도 계속 신호를 보내도록 만들어졌습니다.

상태

디자인은 분석 수준에서 완료되었습니다. 아래의 모든 사항은 자동으로 확인됩니다. python tools/check_all.py 모든 변경 사항에 대해 -- 여기에는 일회성 주장이 없습니다.

23/23
자동 검사 통과
47
요구사항 추적
29
계획된 신체 테스트
~26
과학 기구

분석 수준에서 완료됨

  • 요구사항, 건축, 간섭 검사를 포함한 파라메트릭 CAD
  • 동력, 열, 자세, 궤도 및 구조 해석
  • C, Python 및 Kaitai Struct 구현을 포함한 전체 명령어/텔레메트리 프로토콜 (27개 메시지)
  • 84개 단위 검사를 포함하는 펌웨어 코어(인증, 모드 관리자, 오류 감지, OTA)
  • 전자공학 인터페이스: KiCad 카드 및 백플레인 템플릿, EPS/서바이벌 카드 평면도, DRC 클린
  • FMEA, 검증 매트릭스, 테스트 계획, 운용 개념, 비용 및 일정 모델

아직 열려 있음

  • 하드웨어는 존재하지 않습니다: 공급업체 데이터, 실제 회로도, 프로토타입 및 물리적 테스트는 모두 선행됩니다.
  • 발사 기회, 기록 운영자 및 진동수 조정이 아직 준비되지 않음
  • 날개 힌지/전개 메커니즘은 아직 설계되지 않았습니다 (이 사이트의 전개 GIF는 예시용입니다).
  • 양면 태양광 패널은 상업적 선례가 없는 부품입니다.
  • 목표 선정은 아직 미정: 비행 임무, 비행 품질 참조 디자인, 또는 FlatSat/풍선 선행 연구 중 하나
이것을 분명히 읽으세요: 이 쪽의 모든 숫자는 측정값이 아닌 시뮬레이션 또는 수동 계산에 의한 공학 추정치입니다. Wollemi의 어떤 부분도 제작되지 않았으며, 여기에 있는 어떤 것도 비행 자격을 갖추고 있지 않습니다.