NASA의 Perseverance 탐사선이 다음 주에 착륙하면 화성에서 본 가장 이상한 장치 중 하나인 외계 행성에서 첫 번째 제어 비행을 할 수있는 드론을 탑재할 것이다.
"Ingenuity"라고 불리는 이 드론의 무게는 4파운드에 불과하며 로버의 배 아래에 보관된 상태로 유지되며 Perseverance는 초기 표면 검사와 실험을 수행한다.
그러나 4월 중순경, 로버는 드론을 배치하기 위해 큰 바위가 없는 평평한 지역을 정찰할 것이며, 그 직후 Perseverance는 화성에 첫 비행을 하기 위해 Ingenuity를 출시할 것이다.
캘리포니아에 있는 NASA의 제트 추진 연구소에서 Ingenuity 프로젝트의 운영 책임자인 Tim Canham은 "날 수 있는 헬리콥터라는 점에서 매우 독특하다."고 말했다.
그는 1985년 금성의 구름 속에 풍선을 부착한 두 개의 소련 베가 우주 탐사선을 언급하며“몇 년 전 금성에서 벌룬 미션이 있었기 때문에 우리가 최초의 항공기라고 주장할 수 없다”고 말했다. "그러나 우리는 지구 밖의 최초의 동력 항공기라고 주장할 수 있다."
Canham은 각각 최소 3일 간격으로 30일 동안 Ingenuity 드론에 대해 예정된 5개의 테스트 비행을 조정한다.
"첫 비행은 매우 기본적인 것이다. 똑바로 올라가고, 호버링하고, 똑바로 내려간다." "그 후에는 작동 방식을 테스트하기 위해 수평으로 이동하는 몇 번의 비행을 할 것이다."
자동차 크기의 Perseverance 로버에는 7개의 복잡한 과학 기기가 있어 파노라마 비디오를 촬영하고 날씨를 모니터링하며 발견된 모든 것에 대해 자외선 및 X 선 분광법을 수행하고 고대 미생물의 흔적을 찾을 수 있다.
그러나 Ingenuity는 테스트 비행에서 과학을 수행하지 않는다. 두 대의 카메라(하나는 앞을 향하고 하나는 아래를 향함)로 화성 지형의 사진만 찍는다.
대신 Ingenuity 프로젝트는 드론이 먼 행성의 지속적인 탐사에 중요한 추가 기능이 될 수 있음을 보여주기 위해 고안되었다고 Canham은 말했다.
"우리의 임무는 우리가 여기서 테스트한 것처럼 공기 역학이 화성에서도 작동한다는 것을 증명하는 것이다."고 그는 말했다.
화성은 비행하기 어려운 곳이기 때문에 Ingenuity는 무게가 너무 적고 높이를 유지하려면 4피트 길이의 역 회전 헬리콥터 로터 2개가 필요한다.
화성의 중력은 지구의 1/3에 불과하지만 붉은 행성은 지구 압력의 1%에 불과한 매우 얇은 대기를 가지고 있어 비행을 어렵게 만든다.
화성은 또한 얼어붙고 있다. 로버가 착륙할 거대한 Jezero 분화구에서 밤에는 화씨 영하 100도까지 내려간다. 아마도 낮에는 40도까지 올라갈 것이다. 극한 조건은 드론의 디자인을 테스트한다.
Canham은 Ingenuity가 충분한 배터리 전원만 가지고 있어 각 테스트 비행이 최대 90초까지 지속될 수 있으며, 이 시간 동안 약 330피트를 비행해야 한다고 설명했다.
센서는 드론의 고도, 움직임, 공기 역학적 성능 및 돌풍에 반응하는 방식과 같은 측면을 모니터링한다.
추위는 또한 Ingenuity의 리튬 이온 배터리에 영향을 미치므로 낮 동안 태양열 패널에서 재충전하면서 드론을 밤새 따뜻하게 유지하는 것이 프로젝트의 큰 부분이라고 Canham은 말했다.
"우리는 90초 비행을 하고 있지만 히터를 작동시키는 데 많은 시간이 소요된다."고 그는 말했다. “이따금 날아 다니는 난로라는 농담이다.”
태양계를 탐사하기 위해 로봇 탐사선에 드론을 사용하는 개념은 상대적으로 새롭고 다른 행성이나 달의 마지막 비행이 아닐 가능성이 높다.
NASA는 이미 화성을 위한 더 복잡한 헬리콥터 드론을 계획하고 있으며, 제안된 잠자리 미션은 2020년대 후반에 발사될 예정이다. 화성보다 비행하기가 훨씬 쉬운 두껍지만 통기성이 없는 대기에 과학 장비가 장착된 전체 드론 헬리콥터 탐사선을 배치한다.
화성의 모래 언덕과 로봇 화성 탐사선의 도전 과제를 연구하는 캘리포니아 외계 정보 연구소 (SETI)의 행성 과학자 Lori Fenton는 12년 전 미국 서부 어딘가에 현장을 연구하기 위해 드론을 사용할 것을 제안한 과학적 제안을 기억한다고 말했다. “[일부] 패널 멤버들은 누군가가 과학을 위해 '장난감'을 사용하기 위해 자금을 요청하는 것이 어리석은 일이라고 생각했다.”고 그녀는 말했다.
“그 이후로 UAV 산업은 폭발적으로 성장했고, 여기에 우리는 화성에 드론을 착륙시키려고 한다. 이 무인 항공기는 리뷰 패널이 웃었던 정찰과 정확히 일치할 것이다.”라고 그녀는 무인 항공기를 언급하며 말했다.
