Focal Plan Assembly
소니 편광 이미지 센서(IMX-253MZR)를 이용하여 편광 카메라를 개발하였다.
소니 편광 이미지 센서는 네 개의 편광필터가 픽셀크기로 배열되어 있는 편광판이 영상 소자 위에 배치되어 있다.
네 개의 다른 각도에 대한 편광 성분을 동시에 촬영할 수 있으며, 태양 코로나의 온도와 속도를 얻기 위해 필요한 기술 중 하나이다.
픽셀 수는 4096 x 3000이고 픽셀 크기는 3.45 μm이다.
표. CODEX 편광 카메라 사양
(data transmission and communicating)
소니 편광 센서는 산업용으로 개발된 것으로 우주급으로 검증된 전자 소자는 아니기 때문에, ISS 고도 400km의 우주 환경에서 진공 및 방사선 테스트를 수행하였다. 양자 효율을 포함하여 실험 전후의 카메라 특성을 비교하였다. 각 편광 각도에 대한 RMSE는 각각 0.20, 0.34, 0.30, 0.67로 실험 오차 수준이다. 대표적인 편광 특성으로 DoLP (Degree of Linear Polarization)도 비교하였으며, 실험 전후 0.98과 0.99로 국제우주정거장 우주환경에서 센서의 성능이 크게 저하되지 않는 것을 확인하였다.
https://www.sony-semicon.co.jp/e/products/IS/industry/product/polarization.html
필터휠
CODEX는 K코로나의 물리값을 도출하기 위한 밴드패스 필터휠과 ND필터휠 두 개의 필터휠을 광경로상에 배치한다.
각각의 필터휠은 기어드 스텝모터로 회전한다.
두 세트의 포토트랜지스터와 LED로 필터위치를 읽도록 하고 있다.
우리는 또한 홈위치 파악을 위한 백업으로 홀센서를 배치하여 만에하나 두 세트의 LED, 포토트랜지스터가 고장난다면 필터 위치를 체크할 수 있다.
기계제어전자부는 한국천문연구원에서 개발하는 필터휠어셈블리 뿐 아니라 Aperture Door (AD), Launch Lock를 동시에 제어한다. 기계제어전자부는 주컨트롤러로 Vorago Technology에서 제작한 ARM Cortex M0 VA10820를 사용하고 그림2에서와 같이 RS-422 포트를 통해 CCE와 통신한다. 필터휠어셈블리와 기계제어전자부에서 특별한 디자인 중 하나는 전체 시스템이 이중화 되어있다는 것이다. 스텝모터는 이중으로 감겨있어 하나의 모터를 두 개의 전자부로 제어 가능하고, 동일한 엔코더가 두 개씩 배치되어있다. 동일한 디자인의 기계제어전자부도 그림 2에서처럼 두 개가 배치된다. 그러므로 만에하나 메인전자부가 고장날 경우 신속하게 백업 시스템으로 전체 기계제어를 할 수 있다. 한국천문연구원은 현재 필터휠어셈블리와 기계제어전자부의 인증모델을 개발중하여 시스템의 성능을 검증할 것이다. 이후 2021년 내로 비행모델을 개발할 것이다.
비행 소프트웨어
CODEX 비행 소프트웨어는 BITSE 비행 소프트웨어를 확장해 개발한다.
비행 소프트웨어는 CODEX 용 카메라와 필터 휠을 제어하고 전원 스위칭 장치, 포인팅 시스템, 국제우주정거장과 통신한다.
CODEX 비행 소프트웨어는 8개의 미션 어플리케이션과 NASA의 비행 검증된 10개의 재사용 어플리케이션을 사용해 국제우주정거장에서의 낮은 데이터 통신 속도와 긴 미션 운영 기간을 지원할 수 있다.
지상 시스템 및 소프트웨어
한국천문연구원은 국제우주정거장용 태양코로나그래프(CODEX)의 지상 시스템 및 지상 소프트웨어 개발을 수행하고 있다.
지상 시스템은 CODEX Science Operations & Data Center(SODC)와 KASI CODEX Science Data Center의 설계 및 구축을 포함한다.
지상 소프트웨어는 지상 운영 소프트웨어와 데이터 파이프라인, 데이터 프로세싱 소프트웨어 등 CODEX의 지상 시스템과 관련된 모든 소프트웨어를 개발한다.
SODC는 NASA/GSFC에 구축될 예정이며, CODEX의 운영 및 명령어/텔레메트리의 처리 및 전달, 과학 데이터 파이프라인 및 배포를 한다.
KASI CODEX 데이터 센터는 과학 데이터의 처리 및 데이터 배포를 목적으로 한다.
지상 운영 소프트웨어는 MSFC/HOSC에서 제공하는 ISS 프로그램용 소프트웨어인 TReK을 기반으로 개발할 예정이며, 운영 중 텔레메트리 모니터링 및 분석을 위해서는 COSMOS나 웹 기반으로 대시보드를 개발할 예정이다.
