การออกแบบระบบย่อยดาวเทียม CubeSat สำหรับการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์แบบ Cassegrain

บทคัดย่อ

ปริญญานิพนธ์นี้นำเสนอการพัฒนาดาวเทียมขนาดเล็กสำหรับภารกิจสังเกตการณ์ทางดารา ศาสตร์ โดยบูรณาการสามระบบหลัก ได้แก่ ตัวจับยึดกล้องโทรทรรศน์อวกาศภายในโครงสร้าง ดาวเที ย ม CubeSat ขนาด 6U ระบบการระบุ ตำแหน่ ง และควบคุม ทรงตั ว ของดาวเทีย ม และ ประมวลผลภาพภายหลังการรับภาพถ่ายทางดาราศาสตร์จากกล้องโทรทรรศน์ด้วยกล้อง CMOS เริ่ม จากการออกแบบตัวจับยึดกระจกปฐมภูมิแบบไบพอดกึ่งจลนศาสตร์จำนวน 3 ตำแหน่ง เพื่อรองรับ น้ำหนักและลดการเสียรูปของกระจก พร้อมความสามารถในการปรับตำแหน่งเชิงมุมและเชิงเส้น ซึ่ง ผลการจำลองแสดงว่าสามารถตอบสนองข้อกำหนดพื้นฐานได้ ต่อมาคือระบบระบุตำแหน่ งและ ควบคุ ม ทรงตั ว ที่ ใ ช้ ข้ อ มู ล จาก Magnetometer, Sun Sensor, Star Tracker และ Gyroscope ร่วมกับอัลกอริทึม TRIAD, QUEST, MEKF และ B-dot control, PID เพื่อประมาณค่าทิศทางและ ควบคุมการหมุน โดยผลการจำลองแสดงให้เห็นว่าสามารถควบคุมความคลาดเคลื่อนของการชี้เป้าได้ ในระดับต่ำและมีเสถียรภาพที่ดี สุดท้ายเป็นการพัฒนาโค้ดประมวลผลภาพทางดาราศาสตร์สำหรับ ระบบ On borad โดยแปลงข้อมูลจากไฟล์ .CR2 เป็น .FITS เพื่อรองรับการส่งข้อมูลลงสู่ภาคพื้นโดย ไม่สูญเสีย metadata และทดสอบความถูกต้องด้วยการเปรียบเทียบกับซอฟต์แวร์มาตรฐาน ซึ่งพบว่า เฟรม Bias และ Flat ให้ผลสอดคล้องกันในระดับที่น่าพอใจ ขณะที่เฟรม Dark มีความแตกต่างจาก ขั้นตอนการประมวลผลที่ไม่สอดคล้องกัน ทั้งนี้ ผลการศึกษาชี้ให้เห็นถึงศักยภาพของการบูรณาการ ระบบดังกล่าวในการพัฒนาดาวเทียมขนาดเล็กขนาด 6U เพื่อการใช้งานจริงในอนาคต

Abstract

This thesis presents the development of a 6U CubeSat for astronomical observation missions through the integration of three main subsystems: a telescope mounting structure, an Attitude Determination and Control System (ADCS), and onboard astronomical image processing. A semi-kinematic bipod mount with three support points was designed to support the primary mirror while minimizing deformation and allowing alignment adjustment, with simulations confirming compliance with basic requirements. The ADCS employs measurements from a magnetometer, sun sensor, star tracker, and gyroscope, using TRIAD, QUEST, and MEKF algorithms for attitude estimation and B-dot and PID control for stabilization, achieving low pointing error and stable performance in simulations. Astronomical image processing was implemented by converting .CR2 images to .FITS format to preserve metadata, with validation showing satisfactory agreement for Bias and Flat frames, while differences in Dark frames were attributed to inconsistent processing procedures. The results demonstrate the feasibility of integrating these systems for future practical small-satellite astronomical missions.

อ้างอิงผลงานนี้ / Cite this

รหัสโปรเจค

AE-2568-001

ชื่อเรื่อง

การออกแบบระบบย่อยดาวเทียม CubeSat สำหรับการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์แบบ Cassegrain / Subsystem Design of Telescope CubeSat using Cassegrain concept

ผู้จัดทำ

ภัทรพร บุญสนอง, ภาวินี เขียวสิน, ศุภกานต์ มณีโชติ

อาจารย์ที่ปรึกษา

ดร.พงศธร สายสุจริต

ปีการศึกษา

2568 (C.E. 2025)

หน่วยงาน

ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการบิน-อวกาศ (MAE) มจพ.

URL

https://maeconnect.eng.kmutnb.ac.th/projects/cmoi2q1gg0000xtyr5eya52w5