(The Asteroid Prospector Flyer prototype in a testing gimbal.
Credits: NASA/Swamp Works)
(A schematic of the Asteroid Prospector Flyer designed for studying an asteroid and gathering samples.
Credits: NASA/Swamp Works)
(A prototype built to test Extreme Access Flyer systems in different environments.
Credits: NASA/Swamp Works)
나사의 많은 태양계 탐사선들은 오랜 사전 기초 연구 덕에 탄생한 것들이 대부분입니다. 큐리오시티 같은 로버나 혹은 뉴호라이즌 같은 탐사선 역시 사전에 진행된 연구를 통해서 부족한 부분을 개량하고 성능을 향상시켜 최종적인 버전을 완성하게 되죠.
앞으로의 태양계 탐사 역시 마찬가지입니다. 나사는 화성처럼 대기가 희박한 곳이나 소행성처럼 아예 대기가 없는 장소에서 날아다니면서 탐사를 할 일종의 드론을 연구 중에 있습니다.
나사의 케네디 우주 센터의 스웜프 웍스(Swamp Works)의 엔지니어들은 다양한 형태의 프로토타입 비행 로봇을 개발 중에 있습니다. Extreme Access Flyers라 명명된 이 비행 로봇들은 드론이나 혹은 미니 착륙선 모양을 하고 있습니다. (위의 사진)
이와 같은 소형 비행 로봇을 개발하는 일은 그다지 어려워보이지 않지만, 사실은 상당한 기술적 난이도는 요하는 일이라고 합니다. 일단 눈앞에서 보면서 조작을 하는 것이 아니라 우주 저멀리에서 스스로 작동하면서 위험을 회피할 수 있어야 합니다. 여기에 정보를 수집한 후 지구로 전송까지 해야 합니다. 당연히 GPS 도 없고 통신 기지국도 없는 우주에서 그런일을 하는 것입니다. 그외에도 우주 공간은 높은 방사선과 극저온/고온의 극한적 환경입니다.
이런 환경에서 작동할 로봇에서 또 한가지 중요한 문제는 동력입니다. 화성처럼 그나마 조금이라도 공기가 환경에서는 로켓 엔진 이외에 다른 대안도 있지만, 소행성이나 달에서 비행을 하려면 별수 없이 로켓 엔진의 힘을 빌어야 합니다. 스웜프 웍스는 여기에 대응할 수 있는 다양한 엔진과 로봇 디자인을 연구하고 있습니다. (위의 사진 참조)
스웜프 웍스의 연구를 도와주고 있는 것은 흥미롭게도 3D 프린터입니다. 과거에는 다양한 디자인을 테스트하기 위해서 상당히 오랜 시간을 걸려서 프로토타입을 만들었지만, 이제는 3D 프린터의 도움으로 프로토타입 제작에 상당한 시간을 단축할 수 있게 되었습니다. 여기에 더해 이제는 자율 동작 로봇을 위한 컨트롤 시스템과 레이저 3D 맵핑 시스템 같은 기반 기술이 크게 발전해 개발을 더 수월하게 만들고 있습니다.
그럼에도 소행성이나 혜성에서 작동할 로봇을 연구하기는 쉽지 않습니다. 필레의 사례에서 보듯이 약한 중력으로 인해 조금만 잘못 되도 충돌해서 튕겨나가기 때문입니다. 현재 연구중인 Asteroid Prospector Flyer prototype은 구형의 테스트 장치인 짐볼에 탑재되어 테스트 중인데, 이런 문제를 극복하고 자세를 제어하는 시스템을 탑재하고 있습니다. (아래 영상)
(동영상)
이 테스트 장치는 소행성의 미세 중력 상황을 실험실에서 구현하기 위한 것으로 앞으로 미래의 나사 탐사선은 필레가 겪었던 어려움을 겪지 않아도 될 지 모릅니다.
아무튼 앞으로 소형 탐사 로봇을 개발하려는 노력은 계속될 것입니다. 그리고 여기에 3D 프린터가 상당한 도움을 줄 가능성이 있습니다. 2020년 대에는 이런 탐사 로봇들이 태양계 여기 저기에서 맹활약을 하게 되지 않을까 생각합니다.
참고
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