우주탐험가, 로버! (Rover)

화성탐사로봇 ‘큐리아서티’ (출처 : NASA)

‘행성탐사’라는 말을 들어보셨나요? 우선, 행성이란 무엇일까요? 우리가 알고 있는 태양계에 속하는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등을 말하여, 태양계 밖에도 행성이 있다고 합니다. ‘행성탐사’는 바로 이러한 우주공간의 행성들을 탐사하는 것이죠. 그렇다면, 왜 행성탐사를 할까요? 물론 인간의 호기심에서 행성탐사를 시작했지만, 과학자들은 행성에 지구에서 이미 다 사용하여 없어지고 있지만, 앞으로 우리가 살아가는데 꼭 필요한 자원을 행성에서 찾고 있습니다. 또한, 우리가 살고 있는 지구가 위험에 처하면 우주에 있는 행성으로 이사를 갈 수도 있겠죠? 인간이 살 수 있는 ‘제 2의 지구’를 찾기 위해 행성을 탐사하기도 합니다.

 

행성탐사는 우주인이 직접 행성으로 가서 탐사하는 유인탐사와 탐사장비를 보내어 원격으로 행성을 탐사하는 무인탐사로 나눌 수 있습니다. 행성탐사에서 빠질 수 없는 것이 바로 ‘로버(Rover)' 입니다. ‘로버’란 행성의 환경, 자원 등을 탐사하는 장비로 행성탐사에 빠질 수 없는 핵심 기술입니다. ’로버(rover)‘의 영어사전 의미는 방랑(유랑)자라고 하는데요, 머나먼 우주의 행성을 탐험하고 돌아다니기 때문에 붙여진 이름일까요?

 

우선, 로버의 주행 장치에 대해 알아보겠습니다. ’로버‘가 탐험해야 할 행성의 땅은 큰 돌들로 덮여 울퉁불퉁 할 수도 있고, 고운 모래로 덮인 모래사장일 수도 있죠. 곳에 따라서는 큰 장애물이 로버의 앞을 가로막을 수도 있어요. 따라서, ’로버‘의 주행장치는 어떠한 지형환경에서도 행성 표면 위를 돌아다니며 탐사할 수 있도록 튼튼한 바퀴 혹은 다리, 트랙 등으로 만들어 지는데, 이 중에서 바퀴형식이 가장 많이 쓰입니다. 바퀴형태의 로버는 구조가 간단하고 로버가 가야 할 곳으로의 이동이 쉬우며, 쉽게 장애물을 극복할 수 있습니다.  
 

트랙형 로버

바퀴형 로버 (출처:NASA)

그렇다면 로버의 조종방법에 대해 알아볼까요? 로버는 지상에서 원격으로 조종 하는 것이 원칙이지만, 우주공간의 행성에 있는 로버를 실시간으로 원격 조종하는 것이 쉬운 일은 아니죠. 일반적으로 통신 환경에 따라 다르지만, 국제우주정거장(ISS)으로부터 지상까지는 거의 실시간으로 통신이 가능하며, 달 표면에서는 약 3초 정도, 화성에서는 4분~21분의 시간 차이가 생깁니다. 따라서, 지상에서 원격으로 제어하는 것 이외에 ‘로버’가 자동으로 운행되기 위해서는 기본적으로 로버가 스스로 움직이게 하는 자율주행 프로그램 및 지구에서 전송한 명령에 따라 여러 가지 임무를 수행하게 됩니다. 또한, 로버가 수집한 사진 등의 행성정보는 로버 하드디스크에 저장되어 지구로 보내도록 설계되어 있습니다.

 

또한, ‘로버’는 자율 주행을 위해 스스로 지도(Map)를 제작하고, 로버의 자기 위치 확인할 수 있는 기능이 있습니다. ‘로버’에 탑재된 스테레오 카메라로 지형을 탐지하여 스테레오 영상을 만들어 낸 다음, 3차원 지도를 만들게 되고, 이 지도를 통해 로버가 갈 수 있는 지역과 없는 지역을 판단하게 됩니다. 즉, 로버는 자신이 위치한 기준점을 확인하고 로버가 나아갈 위치를 찾을 수 있는 것이죠.

 

로버의 수명은 로버의 임무목적에 따라 다릅니다. 예를 들어, 화성에 보내진 오퍼튜너티(Opportunity)의 임무수명은 약 3개월 이었지만, 2004년 화성에 도착한 후 지금까지도 활발히 활동하고 있습니다. 또한, 로버의 전력은 일반적으로 로버에 장착된 태양전지판에서 만들어집니다. 태양전지판에서 만들어진 전력은 로버가 사진을 찍는다든지, 과학 연구용 장비의 작동, 자료 전송 등에 사용됩니다. 또한 로버는 탑재된 과학 장비를 이용하여 행성의 토양이나 암석을 관찰하고 성분을 분석해 지구로 보내줍니다.

 

최근 미국, 유럽, 일본, 중국, 인도 등 우주선진국들이 행성탐사에 대한 연구를 활발히 하고 있습니다. 미국의 경우, 2030년경에는 유인 화성탐사를 통해 화성의 토양 샘플을 가져오는 등의 본격적인 화성탐사를 계획하고 있죠.

 

출처 : 한국항공우주연구원 ‘카리스쿨’ (www.karischool.re.kr)

글 : 한국항공우주연구원 임영미

아이디어 팩토리가 마음에 드신다면 구독+해 주세요