TL;DR

KENSAT은 2U 큐브샛 플랫폼에 전력 게이팅된 Jetson Orin Nano를 탑재하여 quantized LLM 추론을 온궤도에서 실행하고 그 결과를 AX.25로 공개 다운링크하는 엔드투엔드 시스템이다. 시스템 아키텍처는 항상 켜진 PIC24 OBC가 전력 시퀀싱과 복구를 관장하고 Jetson이 READY 신호를 보낼 때만 부하를 연결하며 추론 사이클을 측정된 에너지 예산 안에서 완료하도록 설계되어 있다. RF 매칭 네트워크와 ADALM-Pluto 기반 검증 도구, EPS와 하드웨어 워치독, 버너와이어 배치 같은 우주급 신뢰성 요소들이 통합되어 있어 소형 위성 환경의 전력·열·통신 제약을 동시에 해결하려는 실험적 데모 역할을 한다. 핵심 제약으로는 OBC 펌웨어가 공급사 SDK에 의존하고 라디오·RF 검증 장비가 필요하다는 점이 있어 실제 복제와 비행 준비에는 추가적인 상용 툴과 장비가 필요하다.

주요 기능

• 전력 게이팅된 엣지 추론을 스케줄링하고 제어한다. PIC24 OBC가 항상 온 상태로 남아 Jetson의 전원을 하이사이드 로드 스위치로 인가하거나 차단한다. 부팅 완료 신호를 UART로 확인한 뒤 프롬프트를 전달하고 결과 수집 후 즉시 전원을 차단한다.
• 온궤도 LLM 추론과 추론 결과의 무암호 공개 다운링크를 지원한다. 추론 결과는 AX.25 프레이밍으로 UHF 링크를 통해 아마추어 지상국에 전송된다. 지상국은 ADALM-Pluto 등 SDR을 이용해 수신과 디코딩을 수행하도록 설계되었다.
• RF·전원·배치·방열을 포함한 완전한 위성 하드웨어·펌웨어 스택을 통합한다. Si4463 라디오와 AS179 T/R 스위치를 포함한 커스텀 라디오 설계, EPS와 하드웨어 워치독, 버너와이어 배치가 레포에 포함되어 있다. 시스템 전체를 연결하는 104-pin CubeSat Kit Bus를 통해 상호작용이 이루어진다.

어떻게 동작하는가

온-보드 PIC24 OBC가 항상 동작하며 정해진 창이나 명령에 따라 Jetson의 전력선을 하이사이드 로드 스위치로 온·오프한다. Jetson이 부팅한 뒤 UART로 READY 신호를 보내면 런타임 데몬이 양자화된 TinyLlama/llama.cpp 모델에 프롬프트를 전달하여 추론을 실행하고 생성된 텍스트를 수집한다. 수집된 결과는 대기열에 넣어 AX.25로 프레이밍한 뒤 UHF 트랜시버를 통해 공개적으로 다운링크하며 추론 사이클은 측정된 에너지 예산 내에서 완료되도록 전력과 스케줄이 조정된다.

해결 문제

제한된 공간과 전력, 진공 환경에서 GPU급 엣지 컴퓨트를 안정적으로 운용하는 문제가 본 레포지토리의 핵심 해결 과제이다. 이를 위해 배터리 백업 레일과 하드웨어 워치독을 포함한 EPS 설계, 전력 게이팅과 플래시 퍼시스트 상태 머신을 통한 복구 전략, 패시브 열 설계를 통합하여 Jetson 같은 다중와트 부하를 시즌성으로 처리할 수 있게 했다. 또한 추론 결과를 아마추어 UHF 링크로 공개하는 엔드투엔드 파이프라인을 제공해 온궤도 연산의 결과를 실제로 수취하고 검증할 수 있게 한다.

지금 주목받는 이유

LLM을 온궤도에서 실제로 구동하는 시도라는 점에서 기술적으로 이목을 끌고 있다. Jetson Orin Nano 같은 GPU 클래스 엣지 가속기를 2U 큐브샛 제약 안에서 전력·열·신뢰성 관점으로 통합한 점이 희소하다. 또한 결과를 공개 AX.25 링크로 전송해 아마추어 커뮤니티가 직접 수신·검증할 수 있도록 설계한 점이 주목을 끈다.

차별점

• 완전한 위성급 통합 스택을 제공한다. 하드웨어 회로도, 펌웨어, RF 매칭 네트워크 설계, 지상국 소프트웨어까지 레포 전체에 걸쳐 설계 산출물이 포함되어 있다. 단일 저장소에서 펌웨어 빌드 지침과 RF 검증 툴체인을 함께 확인할 수 있다는 점이 특징이다.
• 실제 위성 운영 제약을 반영한 전력 중심 설계를 적용한다. 전력 게이팅과 시퀀싱, 브라운아웃 허용과 재시도 로직, 부팅 완료 신호 기반의 안전한 전원 차단 흐름이 시스템 아키텍처에 내장되어 있다. 이로 인해 단순한 엣지 장비 포팅이 아니라 우주환경에서의 신뢰성 확보를 우선한 설계가 가능해졌다.
• RF와 안테나 배치, RF 매칭을 실험적으로 검증하는 도구들을 포함한다. scikit-rf 기반의 그리드 서치 옵티마이저와 ADALM-Pluto를 이용한 루프백 테스트가 레포에 포함되어 실측 기반 최적화가 이루어졌다. 이로 인해 라디오 성능 검증과 실제로 AX.25 전송을 구현하는 엔드투엔드 파이프라인이 확보되었다.

사용 사례

• 격리된 우주 환경에서 센서 데이터에 대한 현지 자연어 요약과 전송이 가능하다. 센서 이벤트 발생 시 짧은 프롬프트로 LLM이 텍스트를 생성하고 이를 우선순위로 다운링크하여 지연을 줄일 수 있다. 지상으로의 대용량 원시 데이터 전송이 불가능한 상황에서 요약된 정보만을 효율적으로 전송하는 워크플로가 가능하다.
• 위성 플랫폼 자체의 상태 진단과 로그 요약을 온보드에서 수행할 수 있다. 부팅 로그나 텔레메트리를 LLM으로 전처리해 중요한 알람만을 지상으로 전송함으로써 통신 대역과 에너지를 절약한다. 이 방식은 운영자 관점에서 원격 진단과 응급 대처 시간을 단축한다.
• 교육적·커뮤니티 실험용으로 아마추어 라디오 지상국과의 연동 실험을 지원한다. 공개된 AX.25 형식과 SDR 기반 지상국 도구가 레포에 포함되어 있어 아마추어 커뮤니티가 직접 수신 실험을 수행할 수 있다. 이로 인해 교육적 데모와 오픈 하드웨어 협업이 촉진될 수 있다.

시작하기

전체 시스템은 하드웨어 설계 파일과 서브디렉터리별 README로 시작점이 분리되어 있다. OBC 펌웨어 빌드는 공급사 SDK와 Pumpkin CubeSat Kit BSP, Salvo RTOS에 의존하므로 firmware/obc/BUILD.md의 지침을 따라야 하며 해당 SDK는 레포에 포함되어 있지 않다. 라디오 펌웨어는 arduino-cli로 빌드하고 RF 및 지상국 도구는 각 디렉터리의 requirements.txt를 pip로 설치하여 실행 환경을 구성한다.

요구사항

• OBC 펌웨어는 Pumpkin CubeSat Kit BSP 및 해당 마이크로컨트롤러 공급사의 상용 SDK가 필요하며 이 SDK들은 레포에 재배포되지 않는다.
• 라디오 펌웨어 플래싱을 위해 arduino-cli와 ESP32-S3 보드 지원이 필요하며 개발 머신에 해당 도구가 설치되어 있어야 한다.
• RF 설계와 지상국 도구는 Python 기반 의존성 파일(requirements.txt)을 사용하므로 Python 실행환경과 pip가 필요하며 ADALM-Pluto 같은 SDR 장비가 추가로 요구될 수 있다.

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