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일본 JAXA, 화성 동굴탐사용 무인항공기 설계토호쿠대, 도쿄도립대와 공동 연구
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승인 2021.06.07  16:28:43
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▲ 화성 탐사용 무인항공기(사진=JAXA)

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 토호쿠대학(東北大学), 도쿄도립대학과 공동으로 화성 탐사용 무인항공기를 설계했다고 일간공업신문이 7일 보도했다.

이 무인 항공기는 화성 표면에 있는 지하 동굴을 탐사하기 위한 목적으로 제작되며 2030년대 화성 탐사에 투입될 예정이다. 수평 · 수직 이동이 가능하며 최대 비행거리는 1km다. 미 항공우주국(NASA)이 최근 화성에서 비행 시험을 실시한 무인항공기보다 3배 이상 멀리 비행할 수 있다.

화성에는 직경과 깊이가 약 100~200m에 달하는 세로 구멍이 있으며, 그 안쪽으로 지하 동굴이 이어지고 있다. 지하 동굴의 온도가 일정하고 방사선의 영향이 적어 생물의 흔적을 발견할 수 있을 것으로 기대된다. 하지만 기존의 탐사용 로버(rover)로는 진입하기 힘들어 소형 항공기에 의한 탐사 필요성이 제기되고 있다.

연구진은 이번에 멀티콥터 형태의 무인 항공기를 설계했다. 일반적으로 로터의 회전속도가 음속 1에 가까워지면 충격파가 발생해 비행이 곤란해진다. 하지만 일본 연구진은 로터 회전속도가 더 빨라지더라도 충격파가 발생하지 않는다는 것을 시뮬레이션을 통해 입증했다.

처음에는 로터의 회전속도를 충격파의 영향을 받지 않는 음속 0.77이 되도록 페이로드(적재량)를 1.1kg으로 설계했다. 시뮬레이션을 통해 페이로드를 1.9kg까지 늘리고 자기충전장치 및 보온 기능을 탑재해 몇 번이라도 비행할수 있도록 했다. 날개 전후의 끝 부분을 예각으로 만들어 한번에 약 1km 비행할 수 있도록 했다.

화성의 중력은 지구의 약 3분의 1이다. 대기밀도가 작아 양력이 100분의 1에 불과해 비행하기 위해선 지구보다 33배의 양력이 필요하다. 무인 항공기의 설계가 어려워 화성에서 지금까지는 비행이 힘들었다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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