태양계 이야기 642 - 시계 태엽 금성 로버를 고려하는 나사

(The Phase II concept for AREE features tank treads for locomotion and an internal wind turbine. There are several significant advantages to the tank design, besides just not tipping over quite as often. Since it’s vertically symmetrical, if it does flip over for some reason, it can keep on going. This is by no means the final design, and the JPL team is starting to look at wheels as well, since wheels may be more robust due to fewer moving parts. Image: NASA/JPL-Caltech)​

(An early concept image for the AREE featuring a legged design.   Image: ESA/J. Whatmore/NASA/JPL-Caltech )

​

​

 나사는 금성 표면에 로버를 보내기 위한 연구를 진행 중에 있습니다. 금성 표면은 두꺼운 구름에 뒤덮혀 있고 무엇보다 섭씨 500도에 가까운 고온과 100기압에 달하는 높은 압력이 지배하는 장소라서 대개의 탐사선은 몇 시간 버티지 못하고 임무를 종료하게 됩니다. 나사는 이런 환경에서 장시간 움직이면서 표면의 정보를 수집해 지구로 전송할 로버를 개발하려는 것입니다.

​

​

 이전 포스트: ​http://blog.naver.com/jjy0501/220455176921

​

                    ​http://blog.naver.com/jjy0501/220933737217

​

​

 이는 매우 기술적으로 어려운 도전임에 틀림없습니다. 기존의 전자 장치와 동력 장치로는 이런 고온 고압 환경에서 장시간 견디기 어렵습니다. 압력의 경우 심해에서도 작동이 가능한 무인 잠수정처럼 어떻게든 고압 환경에서 작동하는 장치를 만들 수 있지만, 이런 고온 환경에서 장시간 작동이 가능한 장치를 개발한다는 것은 매우 어려운 일입니다.

 나사 제트 추진 연구소(JPL)의 연구팀은 상당히 급진적이면서 이전에 한번도 시도된 적이 없는 방법을 연구하고 있습니다. NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) 프로그램의 일부로 진행되는 극한 환경 자율 주행 로버 The Automaton Rover for Extreme Environments (AREE)에서 조나단 사우더 (Jonathan Sauder)가 이끄는 연구팀은 전기 모터 대신 기계적인 방법으로 움직이는 로버를 계획하고 있습니다.

 좀 더 구체적으로 말하면 바람의 힘을 이용해서 시계 테엽과 비슷한 장치에 에너지를 기계적으로 저장한 후 로버를 이동시키는 방법입니다. 처음에는 더 기괴하게도 다리를 이용해서 움직이는 방법을 고려했으나 현재는 1차대전 당시의 탱크처럼 무한궤도를 이용한 좀 더 온건한 방식을 연구하고 있습니다. 이 탱크형 로버는 내부에 수직으로 움직이는 풍차를 가지고 있습니다.

(동영상)

 이 방식은 영구적으로 에너지를 조달할수 있지만, 대신 바람이 불지 않으면 이동할 수 없다는 문제점이 있습니다. 더구나 움직이는 건 어떻게 되더라도 전기계통은 별도로 만들어야 하기 때문에 여전히 문제는 있지만, 정말 기발한 아이디어 같습니다. 이전에 나온 RTG를 이용한 스털링 엔진도 기발하다고 생각했는데, 이건 정말 상상도 못했던 아이디어입니다. 최소한 전기 모터나 내연 기관과는 달리 온도에 구애받지 않고 작동할 수 있다는 점에서는 획기적인 것 같습니다.

(AREE stores wind power in a composite clock spring, much like a pocket watch. The mechanical system shown above can measure the energy stored in the rover’s springs, and uses a clutch to deliver power to the locomotion system when enough has been stored up. If you only want the rover to run after a certain amount of time, or after other conditions have been met, mechanical logic gates can be added to incorporate the output of a clock, or other sensors. Image: Jonathan Sauder/NASA/JPL-Caltech )

 다만 실제로 이런 로버가 제작될 수 있을지는 아직 미지수입니다. 앞으로 넘어야할 산이 많고 현재는 개념 연구 단계로 볼 수 있습니다. 만약 실제로 등장한다면 나사가 만든 가장 기상천외한 기계 가운데 하나로 등극할 듯 싶네요.

 참고

http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/space-robots/jpl-design-for-a-clockwork-rover-to-explore-venus