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NASA 화성 헬기 인제뉴어티, 예정없던 착륙후 비행복귀 왜?헬기 항법 카메라 이미지 프레임이 관성측정장치와 동기화 안돼 촉발된 듯
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승인 2023.08.16  11:13:11
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▲8월 2일 화성 탐사로봇 퍼서비어런스가 촬영한 화성 탐사 헬기 인제뉴어티 사진. (사진=NASA/JPL-캘테크/ASU/MSSS)

미 항공우주국(NASA·나사)의 화성 탐사 헬기 인제뉴어티(Ingenuity)가 7월 22일 비행중 예정에 없던 착륙을 한후 비행에 복귀해 첫 비행을 마쳤다.

더로봇리포트는 11일(현지시각) 그 과정에 대해 소개했다.

인제뉴어티의 최근 비행인 화성에서의 54번째 비행은 25초 간 위아래로 오가는 비행이었다. 이는 지구상에 있는 인제뉴어티 팀에게 왜 이 헬기의 53번째 비행이 단축됐는지에 대한 통찰력을 제공하기 위한 것이었다.

인제뉴어티 미션이 갑자기 종료됐던 앞서의 53번째 비행은 퍼서비어런스 과학팀을 위해 화성 표면의 사진을 촬영하기 위한 136초 간의 정찰 비행으로 이뤄질 예정이었다.

인제뉴어티는 이 비행에서 5m 고도에서 초속 2.5m 속도(시속 약 9km)로 북쪽으로 203m 비행하고 그곳에서 공중을 맴돌며 바위가 많은 노두의 이미지를 촬영하도록 돼 있었다. 이후 이 헬기는 위험우회 시스템이 시작될 수 있도록 똑바로 10m를 상승하기로 돼 있었다. 그런 다음 수직으로 내려와서 착륙할 예정이었다

그런데 인제뉴어티는 실제로는 총 74초를 비행한 후 비행 비상 프로그램 작동에 따라 자동 착륙할 때까지 북쪽으로 142m만 비행할 수 있었다.

나사 제트추진연구소(JPL)의 테드 차네토스 인제뉴어티 명예 팀장은 “처음 비행한 이후로 우리는 수십 개의 비정상적인 시나리오 가운데 하나에 맞닥뜨릴 경우 가능한 한 빨리 헬리콥터를 착륙시키도록 설계된 ‘랜드_나우’(LAND_NOW)라는 프로그램을 포함시켰다”고 말했다.

그는 “우리는 53번째 비행 중에 이같은 시나리오 중 하나와 마주쳤고, 헬기는 계획대로 작동해 즉시 착륙했다”고 말했다.

인제뉴어티 팀은 이 조기 착륙의 원인에 대해 헬리콥터 항법 카메라의 이미지 프레임이 가속도와 회전 속도를 측정하는 인제뉴어티의 관성 측정 장치(IMU) 데이터와 정확하게 동기화되지 않았기 때문이라고 보고 있다. 나사는 IMU 데이터를 통해 헬기가 어디 있는지, 얼마나 빨리 움직이고 있는지, 우주에서 어느 쪽으로 방향을 잡고 있는지를 추정할 수 있다.

이 같은 문제는 지난 2021년 5월 22일 인제뉴어티의 화성 비행 초반에 발생했다. 인제뉴어티는 여러 이미지 프레임이 쏟아졌기 때문에 비행 중 과도한 피칭(선수와 선미쪽으로 흔들리는 것)과 롤링(진행방향 좌우로 흔들리는 것)을 경험했다.

이 사건 이후 인제뉴어티 팀은 53번째 비행 때까지 작동한 많은 촬영 이미지의 영향을 완화하기 위해 헬리콥터의 비행 SW를 업데이트했다. 비행 동안 촬영된 항법 이미지의 수는 이전 SW 패치가 허용했던 것을 초과했다

차네토스는 “랜드_나우가 절대 작동하지 않기를 바랐지만, 이번 비행은 다른 세계에서 작동하는 미래 항공기에 도움이 될 귀중한 연구 사례다”라고 평가했다.

그는 “팀은 53편 비행에서 무슨 일이 일어났는지 더 잘 이해하기 위해 일하고 있으며, 우리는 54번째 비행 성공으로 우리의 아기가 화성에서 계속해서 날아오를 준비가 되었다고 확신한다”고 말했다.

인제뉴어티는 지난 2021년 4월에 화성에 착륙했다. 이 비행체는 다른 행성으로 보내진 최초의 헬리콥터였다. 그것은 화성에서 최초의 동력 비행을 시험하기 위한 기술 시연을 위해 보내졌다. 그 헬기가 이제 2년 넘게 강하게 날고 있지만, 나사 팀은 그것이 영원히 지속될 것이라고 기대하지 않는다.

나사는 인제뉴어티의 성공에 매우 고무돼 화성 샘플 반환 캠페인에서 퍼서비어런스 로버의 백업 역할을 하기 위한 두 대의 화성암석 샘플 가져오기 로버(Sample Fetch Rovers)대신 헬기를 닮은 두 대의 드론으로 이 임무를 수행토록 할 계획이다.

이성원  robot3@irobotnews.com
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