인제뉴어티 화성 드론의 활동과 계획

인제뉴어티는(Ingenuity)는 지구가 아닌 다른 행성에서 동력 비행에 성공한 첫 번째 드론입니다. 현재 인제뉴어티는 지구 밀도의 1% 미만밖에 안 되는 혹독한 환경의 화성을 비행하며 여러 가지 임무와 테스트를 수행하고 있습니다. 화성 드론인 인제뉴어티는 2020년 7월 30일 아틀라스 V 로켓에 실려 화성을 향해 출발했으며, 다음 해인 2021년 2월 18일 탐사차인 퍼서비어런스 로버에 장착되어 화성에 착륙해 2021년 4월 19일 화성에서 최초 시험 비행에 성공했습니다.

설계 사양

첫번째 비행 기록을 살펴보면 이륙 후 초속 1m 속력으로 움직이면서 3m 높이까지 상승해 30초간 정지 비행을 마치고 착륙하는 동작을 성공적으로 수행했습니다. 인제뉴어티의 무게는 약 1.8kg, 너비는 1.2m로 태양 전지 패널과 리튬 이온 배터리를 동력원으로 하루 90초 정도의 비행 임무를 수행할 수 있습니다. 리눅스 운영체제에 퀄컴의 스냅드래곤 프로세스를 장착하고 있는 인제뉴어티는 퍼서비어런스 로버와 1000m 거리 내에서 250 kbit/s 속도로 통신이 가능합니다. 드론에 탑재된 카메라를 이용하여 퍼서비어런스 로버의 이동 경로를 사전에 정찰하고, 관제소에서는 이 항공 촬영물을 가지고 퍼서비어런스 로버의 이동 경로에 위험요소와 장애물 등이 있는지 분석하고 판단하여 주행을 개선할 수 있도록 도와줍니다. 화성의 대기는 매우 희박하여 비행을 위한 드론의 양력을 발생시키기 어렵기 때문에, 동체를 1.8kg 정도로 매우 가볍게 만들었고 회전수를 크게 높여 설계되었습니다.

최근 활동

최근 2022년 8월 20일 화성 드론 인제뉴어티의 30번째 짧은 화성 비행이 있었습니다. 이는 약 두 달만에 처음으로 이루어진 비행이었습니다. 원래 인제뉴어티의 설계 목표상으로는 고도 3-10m 에서 3분 이내의 비행을 최대 5회 정도 진행하는 것이 목표였습니다. 하지만 현재 비행 횟수로는 이를 훨씬 뛰어 넘는 성과를 보여주고 있습니다. 인제뉴어티가 위치한 45km 넓이의 Jezero Crater 삼각주는 현재 겨울이며, 태양열을 동력으로 리튬 이온 배터리를 충전하는 인제뉴어티는 그동안 충분한 태양 빛을 받지 못해 충전의 어려움을 겪으며 정지해 있었습니다. 게다가 정지 상태의 인제뉴어티 태양 전지판에 점점 화성의 먼지가 쌓이면서 충전할 수 있는 환경이 더욱 악화되어 긴 시간 동안 비행을 하지 못했습니다. 인제뉴어티 팀은 이러한 상태의 인제뉴어티 드론이 제대로 작동하고 있는지 확인이 필요했고, 마침내 이 작은 드론을 잠시 동작해보기로 결정했습니다. 이렇게 비행을 중단한 지 약 두 달 만에 다시 비행이 시도되었고, 미리 계획된 대로 33초 동안 2m 수평 거리를 비행하는 데 성공하였습니다. 이 비행을 통해 인제뉴어티 팀은 드론의 동작 여부를 확인하였고, 리튬 배터리의 충전을 방해했던 태양 전지판의 먼지를 날려 버릴 수 있었다고 전하고 있습니다.

활동 계획

고대 화성 생명체의 흔적을 찾기 위한 토양 샘플 수집 임무를 수행중인 퍼서비어런스 로버는 휴지기인 겨울 동안 인제뉴어티와 가깝게 접촉할 수 없었는데, 화성의 날씨가 좋아지는대로 곧 다시 합류할 예정입니다. 인제뉴어티 팀에 따르면 매일 복구 가능한 배터리의 충전량이 계속 개선된다면, 몇 주 동안 삼각주를 향한 비행을 계속 진행할 예정이며, 충분히 충전된 배터리를 이용하여 내부 히터에 전원을 공급하여 야간 화성의 혹독한 추위로 인해 전자 부품들이 얼어붙는 것을 방지할 수 있을 것이라고 합니다. 그리고 9월에는 인제뉴어티의 비행 소프트웨어를 업그레이드하여 새로운 탐색 기능을 가능하게 할 예정입니다. 이 업그레이드를 통해 인제뉴어티가 향후 몇 개월 동안 험난한 지형의 삼각주 지역을 더 잘 비행할 수 있기를 희망하고 있습니다.

최종 임무

이처럼 퍼서비어런스 로버와 인제뉴어티의 활동으로 얻어진 화성의 토양 샘플은 나사의 후속 프로젝트를 통해 2031년 지구로 가져올 계획입니다. 이 프로젝트 또한 만만치 않을 것으로 예상되고 있는데요. 로켓을 발사할 수 있는 랜더를 화성으로 보내 샘플을 넘겨 받은 후, 화성 궤도선으로 로켓을 발사하여 그 화물을 옮기고, 다시 화성 궤도선에서 지구 방향으로 이 화물을 발사할 계획이라고 합니다. 실제로 어마어마하고 놀라운 프로젝트가 될 것으로 예상됩니다.