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태양계 이야기 635 - 자율 탐사 기술을 도입하는 큐리오시티 로버



(Taking only 21,000 of the Curiosity mission’s total 3.8 million lines of code, AEGIS accurately selected desired targets over 2.5 kilometers of unexplored Martian terrain 93% of the time, compared to the 24% expected without the software. In this case, the desired target was outcrop, a type of Martian rock that’s ideal for analyzing the red planet’s geological history. Credit: Carla Schaffer / AAAS)


((A) The ChemCam gaze. (B) ChemCam shoots lasers at rocks to analyze their content, leaving visible marks both on the surface (upper right) and inside the 16-mm-diameter drill hole (center) of this “Windjana” drill site. (C) ChemCam-measured soil targets. (D) The Remote Micro-Imager on ChemCam shoots high-focus photos of distant targets, such as this area in the Peace Vallis alluvial fan, approximately 25 km away. Credit: Francis et al., Sci. Robot. 2, eaan4582 (2017))


(Examples of AEGIS target selection, collected from Martian day 1400 to 1660. Targets outlined in blue were rejected; those outlined in red were retained. Top-ranked targets are shaded green, and second-ranked targets are shaded orange. Credit: Francis et al., Sci. Robot. 2, eaan4582 (2017))


 미국, 덴마크, 프랑스의 연구자들이 나사의 지원을 받아서 큐리오시티 로버를 위한 자율 탐사 소프트웨어를 개발하는데 성공했습니다. 이미 자율 주행 시스템이 지구에서 널리 연구되고 있지만, 우주 탐사 로봇을 자율화시킨 것은 처음이기 때문에 주목되는 결과입니다. 


 5년째 화성을 탐사중인 큐리오시티 로봇은 많은 과학적 성과를 거뒀지만, 거리와 위치상 가지는 한계는 존재합니다. 화성까지의 거리가 멀다보니 한 번 통신하는데도 수십 분 이상 필요하고 만약 화성 - 지구간 바라보는 위치가 아닌 경우에는 주기적으로 통신이 두절되어 반 나절 이상 아무것도 못하고 대기는 일이 빈번하게 발생하고 있습니다. 만약 이 시간동안 스스로 탐사를 할 수 있다면 로버의 수명이 끝나기 전에 더 많은 탐사를 진행할 수 있을 것입니다. 


 연구팀은 큐리오시티의 380만줄에 달하는 코드 가운데 21000코드를 추가해 큐리오시티의 핵심 장비인 ChemCam의 탐사를 자율적으로 진행할 수 잇는 소프트웨어인 Autonomous Exploration for Gathering Increased Science (AEGIS)를 개발했습니다. 


 AEGIS는 지난 2016년 5월에 업로드 된 후 11개월 간 총 54회에 걸쳐 자율 탐사가 진행되었습니다. 그 결과 94%라는 매우 높은 확률로 가치가 높은 타겟을 선정하고 탐사를 자율적으로 진행한 것으로 나타났습니다. 랜덤하게 타겟을 정할 경우엔 24%의 낮은 확률로 가치가 높은 목표를 탐사한 것으로 나타나 이것이 우연이 아니라는 점을 확실하게 보여줬습니다. 


 큐리오시티 같은 우주 탐사 로봇에 탑재되는 CPU나 메모리는 생각보다 매우 낮은 성능을 지니고 있습니다. 높은 방사선 환경에서 작동하기 위해서는 미세 회로로는 어렵기 때문입니다. 이전에 설명했던 것처럼 큐리오시티의 CPU는 스마트폰에 사용되는 것보다 한참 낮은 성능을 지니고 있습니다. 




 따라서 현재는 자율 주행이 가능한 수준의 고성능 컴퓨터 탑재는 어렵지만, 기술의 발전에 따라 미래에는 가능할지도 모릅니다. 자율 탐사가 가능한 탐사선이 나온다면 막대한 비용과 시간을 절약할 수 있습니다. 특히 지구와의 교신에 많은 시간이 걸리는 태양계 외곽 탐사선이 그렇습니다. 언젠가는 진짜 월-E같이 스스로 움직이는 탐사 로봇이 나올지도 모릅니다. 


 참고 



AEGIS autonomous targeting for ChemCam on Mars Science Laboratory: Deployment and results of initial science team use, Science Robotics (2017). robotics.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/scirobotics.aan4582

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