태양계 이야기 876 - 상태를 보고한 화성 헬리콥터. 첫 비행은 언제?

(In this illustration, NASA's Ingenuity Mars Helicopter stands on the Red Planet's surface as NASA's Perseverance rover (partially visible on the left) rolls away.

Credits: NASA/JPL-Caltech)

(Diagram showing the components of Ingenuity. Credit: NASA/JPL-Caltech)

나사의 과학자들이 퍼서비어런스 로버에 탑재된 귀한 손님인 화성 헬리콥터 인제뉴이티 (Ingenuity)가 첫 상태를 보고했습니다. 화성 헬리콥터는 지구 이외에 다른 행성에서 첫 비행을 시도하는 회전익기로 앞으로 대기를 지닌 행성과 위성에서 시도될 비행선, 풍선, 헬리콥터, 고정익기 등 우주 비행체에 대한 첫 시험 무대라는 점에서 이목이 집중되어 있습니다.

현재 화성 헬리콥터는 첫 비행을 위해 충전을 준비 중에 있습니다. 일단 30% 정도 급속 충전을 한 후 이번 주에 걸쳐 계속해서 충전이 진행될 예정입니다. 화성 헬리콥터에는 6개, 총 35-40Wh 용량의 리튬 이온 배터리가 탑재되어 있으며 (배터리 무게 273g) 1.2m 지름의 블레이드 두 개로 구성된 로터를 지니고 있습니다. 로터 위에는 태양 전지판이 탑재되어 있습니다.

배터리가 모두 충전되면 화성 헬리콥터는 30일간의 비행 임무에 나서게 됩니다. 각각 90초씩 50m 정도 비행하는 것이 목표입니다. 대략 5회 정도의 비행을 계획하고 있으나 더 많은 비행이 가능할 수 있습니다. 최대 전파 수신 범위가 1000m 정도로 로버와 비교적 가까운 거리에서 데이터를 수신하면서 비행을 시도할 것으로 보입니다. 첫 비행이 성공하는 날은 우주 탐사는 물론 인류에게도 역사적인 날이 될 것입니다.

Flight characteristics of Ingenuity

Rotor speed 2400 rpm

Blade tip speed <0.7 Mach

Operational time 1 to 5 flights within 30 sols

Flight time Up to 90 seconds per flight

Maximum range, flight 50 m (160 ft)

Maximum range, radio 1,000 m (3,300 ft)

Maximum altitude 5 m (16 ft)

Maximum speed

Horizontal: 10 m/s (33 ft/s)

Vertical: 3 m/s (9.8 ft/s)

Battery capacity 35–40 Wh (130–140 kJ)

현재 화성 헬리콥터에는 간단한 센서와 카메라만 탑재되어 있습니다. 무게 1.8kg의 작은 헬리콥터에 많은 과학 장비를 탑재할 순 없기 때문입니다. 하지만 화성 헬리콥터에서 얻은 노하우를 바탕으로 5-15kg 급의 보다 대형 화성 드론을 개발한다는 것이 나사의 목표입니다. 어느 정도 크기를 키우면 여러 가지 정보 수집이 가능한 페이로드를 확보할 수 있을 것입니다. 다만 화성 표면 대기 밀도가 지구의 1% 수준이라 중력이 1/3 수준이라도 상당한 기술적 도전이 될 것입니다.

여담이지만 화성 헬리콥터에는 퀄컴 스냅드래곤 801이 탑재되어 있습니다. 지구와 달리 방사선 환경이 강한 화성에서 성능을 검증하면 스냅드래곤이 탑재된 로버나 드론이 점점 많아질지도 모르겠습니다.

참고

https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-mars-helicopter-reports-in

https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Helicopter_Ingenuity

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