Full Aperture Black Body Design, Fabrication and Validation for Infrared Detector Calibration

Satellite's infrared detector shall be calibrated under thermal vacuum environment using a reference black body before a launch. The full aperture black body (FABB) as an infrared calibration reference shall be composed of vacuum compatible materials and temperature controlled from $-40^{\circ}C$ to $+40^{\circ}C$ with emissivity higher than 0.95. The temperature homogeneity over the central 80 % area of the FABB front surface shall be better than 2 K. The FABB designed by thermal and flow analysis was $1m{\times}1m{\times}8mm$ copper plate on which black painted aluminum honeycomb core was attached. Copper tubes were welded on the opposite side of the honeycomb core to allow temperature regulated gaseous nitrogen to flow through them. By the FABB validation test, the temperature homogeneity was observed around 1 K using 20 PT100 sensors and modified COTS infrared camera. The emissivity value was 0.975 at $40^{\circ}C$ under atmospheric pressure.

적외선 검출기 검보정을 위한 대구경흑체 설계, 제작 및 검증

적외선 영상을 획득하는 인공위성의 적외선 검출기는 임무 궤도에서 정확한 성능을 보장받기 위해 발사 전 지상에서 흑체를 이용한 검보정 환경시험을 거쳐야 한다. 적외선 탑 재체의 검보정 기준이 되는 대구경흑체는 궤도환경 지상시험을 위해 진공환경에 적합한 재질로 구성되어야 하며, $-40^{\circ}C$에서 $+40^{\circ}C$까지의 온도 범위에서 중심 80 %의 영역에 대해 $2^{\circ}C$ 이하의 표면 온도 균일도와 0.95 이상의 방사율을 가져야 한다. 열유동해석 결과로 도출된 대구경흑체는 $1m{\times}1m{\times}8mm$의 크기의 구리판에 방사율을 높이기 위한 알루미늄 하니콤 코아를 부착하고, 블랙페인트를 도포하여 제작되었으며, 온도 조절을 위해 뒷면에는 질소가스 흐름을 위한 구리튜브가 용접되었다. 한국항공우주연구원의 광학열 진공챔버에서 수행된 대구경흑체 검증시험에서 20개의 저항온도센서와 적외선카메라를 이용하여 표면 온도 분포를 측정하여 ${\pm}40^{\circ}C$의 온도 범위에서 약 $1^{\circ}C$의 온도 균일도를 가짐을 확인하였다. 표면방사율은 대기압, $40^{\circ}C$에서 0.975로 측정되었다.