피아이코리아, LEO 위성을 위한 우주 적합 시리즈 시스템

▲ S-331과 같은 팁/틸트 미러 플랫폼은 자유 공간 광학 통신 네트워크의 중요한 구성 요소로써, 동적인 진동 보상을 통해 빔 안정화를 가능하게 한다.

빔 안정화를 위한 팁/틸트 미러는 자유 공간 광학 통신 네트워크에 필수적인 서브시스템이다. LEO(Low Earth Orbit) 위성 네트 워크의 급격한 발전으로 인해 이러한 서브시스템의 필요성이 빠르게 증가하고 있다. PI(Physik Instrumente)의 팁/틸트 미러는 이미 여러 차례에 걸쳐 우주 적합성을 입증했으며 현재는 다양한 위성 네트워크에서 가치를 증명하고 있다. PI의 피에조 기반 및마그네틱 시리즈 시스템과 사용자별 시스템 솔루션은 요구되는 기술적 및 경제적 사양을 충족한다.

글로벌 인터넷 접속은 경제적 번영과 보안을 위한 가장 중요한 전제조건들 중 하나다. 그러나 세계 여러 지역에서, 광섬유와 5G 네트워크를 건설하는 것은 수익성이 좋지 않다. LEO 네트워크는 이에 대한 해결책을 제공한다. 현재 각각 수천 개의 위성을 가진 통신 네트워크가 구축되고 있다. 여기서, 레이저 기반의 자유 공간 광학 통신 (FSOC)이 사용된다. 이 기술은 높은 대역폭을 제공하고 점점 더 많은 사용자를 지원할 수 있다.

빔 안정화 시스템을 통해 영구적으로 에러 없는 데이터 전송
 

빔 안정화 시스템은 FSOC 네트워크를 통해 오류가 없는 데이터 전송을 위한 전제 조건 중 하나다. 예를 들어 레이저 빔이 먼 거리 에서 위성의 수신 안테나에 영구적이고 신뢰성 있는 연결을 유지 하려면 진동과 드리프트가 매우 동적인 방식으로 보상되어야 한다. 고속 스티어링 미러(FSM)라고도 알려진 팁/틸트 미러는 이를 가능하게 한다.

수십 년 동안 PI Group은 2020년에 태양으로 향하는 Solar Orbiter와 같은 우주 임무를 위한 맞춤형 팁/틸트 미러를 생산했 다. 그러나 LEO 통신 위성은 훨씬 더 작으며 대부분 500kg 미만의 무게가 나간다. 모든 서브시스템은 소형이면서 동시에 비용 효율적이어야 하며, 이는 대량으로 생산되는 경우에만 가능하다. 빔안정화 기능 외에도 서브시스템은 로켓 발사 동안의 가속뿐만 아니라 고온 변동 및 우주 방사선 노출을 견뎌야 하며, 신뢰성은 절대적이어야 한다.

수십 년 간의 LEO 및 심우주 메커니즘 경험을 뛰어 넘는 PI는 실리콘 포토닉스 제조 분야의 선구적인 경험을 바탕으로 핵심적인 추적 및 보상 기능의 프로세스를 가능하게 하는 독점 기술을 제공한다.

우주 적합 입증, 시리즈 생산 시작
 

2020년 시뮬레이션 실행에서, PI의 피에조 기반 S-331 팁/ 틸트 플랫폼과 같은 시리즈 시스템은 NASA GEVS(General Environmental Verification Standard)에 따라 우주에서 사용 하기에 적합함을 입증했다. 빔 안정화를 위해 최대 5 mrad의 팁/ 틸트 각도(최대 10 mrad 또는 0.57° deflection에 해당)와 0.1µrad의 분해능으로 매우 동적이고 마모가 없는 모션을 생성한다.

선구적인 LEO 네트워크 운영자들은 PI FSM을 통신 위성에 성공 적으로 배치했으며 우주 환경에 적합하다는 것을 확인했다.

다른 운영자들을 위해 PI 엔지니어는 더 큰 굴절이 가능한 마그 네틱 팁/틸트 미러 시스템(voice coil FSMs)을 개발했다. 제조를 위해 PI는 클린룸 조건의 자동화 생산 라인에 투자했다. 또한 이러한 보이스 코일 FSM은 이미 우주에서 사용되고 있다.

전세계 LEO 위성 장비 시장은 호황을 누리고 있고 PI Group은 급격한 수요 증가에 대비하고 있다. 100만 개 이상의 새로운 위성이 국제전기통신연합(ITU)에 등록되어 있다. 현재 궤도에는 약 1만 개가 있으며, 그 중 2000개가 작년 한 해 동안 발사된 것이다.

자료제공: 피아이코리아(www.pikorea.co.kr)