NASA의 기술 마법, 퍼서비어런스 로버에 더 큰 화성 자율성 부여

글로벌 - 이크바리 뉴스 통신사

NASA의 기술 마법, 퍼서비어런스 로버에 더 큰 화성 자율성 부여

로봇 행성 탐사에 있어 기념비적인 발걸음으로, NASA와 제트 추진 연구소(JPL)는 퍼서비어런스 화성 로버의 자율 능력에 대한 획기적인 개선을 공개했습니다. 화성 글로벌 위치 파악(MGL)이라고 명명된 이 혁신은 자율 항해 우주선 분야에서 상당한 도약을 의미하며, 붉은 행성에서 전례 없는 과학적 잠재력을 발휘할 것을 약속합니다.

NASA의 현재 화성 로버 세대인 MSL 큐리오시티와 더 진보된 퍼서비어런스는 이미 어느 정도의 자율성을 가지고 작동하고 있습니다. 실제로, 정교한 자율 내비게이션 개발은 퍼서비어런스 임무의 처음부터 핵심 목표였습니다. 두 로버 모두 경로 계획을 위해 이미지와 지도를 사용하는 AutoNav라는 시스템을 사용합니다. 퍼서비어런스는 더 강력한 AutoNav 시스템을 통해 화성에서의 첫 해에 인상적인 17.7킬로미터를 이동했으며, 경로의 약 88%가 자율적으로 평가되었습니다. 그러나 더 큰 자율성을 위한 지속적인 과제는 정확한 위치 파악이었습니다. 로버가 자율적으로 더 오래 운전할수록 화성 표면에서 자신의 정확한 위치에 대한 이해에 축적되는 오류가 커지며, 이는 궁극적으로 인간의 개입 없이 안전하고 정확한 경로를 계획하고 실행하는 능력을 방해합니다.

퍼서비어런스의 자율 작업은 현재 세 가지 개별 시스템을 통합합니다. 경로 계획을 위한 AutoNav, 광각 이미지를 사용하여 관측 대상을 선택하는 AEGIS(과학 증진을 위한 자율 탐사), 에너지 소비를 최적화하기 위한 작업 일정을 계획하는 OBP(온보드 플래너)입니다. 이러한 시스템들은 로버가 독립적으로 일부 결정을 내릴 수 있도록 하여 과학적 성과를 극대화하는 것을 목표로 합니다.

그러나 화성에 GPS와 같은 시스템이 없다는 점은 역사적으로 정확한 위치 파악을 위해 빈번한 인간의 감독을 필요로 했습니다. 이전에는 퍼서비어런스의 위치 오류가 안전 한계를 초과하여 축적되면 멈춰서 360도 파노라마 이미지를 캡처하고 인간의 개입을 기다렸습니다. 지구의 임무 통제관들은 로버의 위치를 글로벌 지도와 수동으로 일치시켜 본질적으로 '길을 잃지 않았고 안전하니 계속 가라'고 지시했습니다. JPL의 임무 로봇 공학 운영 수석 엔지니어인 반디 베르마는 이러한 한계를 해결하는 것이 얼마나 중요한지 강조했습니다. “우리는 이 문제를 해결하면 로버가 매일 훨씬 더 먼 거리를 이동할 수 있다는 것을 알고 있었습니다.”

새로운 화성 글로벌 위치 파악(MGL) 시스템은 이러한 역학을 근본적으로 변화시킵니다. 베르마는 “이것은 로버에 GPS를 주는 것과 같습니다. 이제 화성에서 스스로 위치를 결정할 수 있습니다.”라고 설명했습니다. “이는 로버가 훨씬 더 먼 거리를 자율적으로 운전할 수 있게 되어, 우리는 행성을 더 많이 탐사하고 더 많은 과학을 얻을 수 있다는 것을 의미합니다. 그리고 빠르게 멀리 이동하는 거의 모든 다른 로버에 사용될 수 있습니다.” 이 돌파구는 퍼서비어런스의 이전 최장 자율 주행 거리인 3일 동안 699.9미터를 훨씬 뛰어넘는 작전 범위를 확장할 것을 약속하며, 이 거리는 이전에 증가하는 위치 불확실성으로 인해 제한되었습니다.

결정적으로, MGL 개발은 인제뉴어티 헬리콥터의 놀라운 임무가 종료되면서 부분적으로 촉진되었습니다. 3년 동안 72회의 인상적인 비행을 완료한 후, 인제뉴어티는 2024년 1월 로터 손상을 입고 임무를 종료했습니다. 이 사건으로 퍼서비어런스에 헬리콥터와의 통신에 전념했던 강력한 마이크로프로세서가 해방되었습니다. 이 '작은 전자 두뇌'를 재활용함으로써 퍼서비어런스는 이제 약 2분 만에 표면 위치를 놀라운 10인치(약 25센티미터) 이내로 정확하게 찾아낼 수 있습니다.

MGL 시스템은 궤도 우주선이 정교하게 만든 온보드 지형 지도와 퍼서비어런스 자체 카메라로 촬영한 파노라마 이미지를 비교하는 고급 알고리즘을 사용합니다. 이 정교한 매칭 프로세스는 로버가 인간의 입력 없이 정확한 위치를 파악할 수 있도록 합니다. 퍼서비어런스는 2월 2일과 2월 16일 두 번의 정상 작동일 동안 이 기능을 성공적으로 시연했습니다. 이 새로 발견된 능력은 퍼서비어런스가 자율적으로 커버할 수 있는 거리를 크게 늘릴 잠재력을 가지고 있으며, 이를 통해 이전에 접근할 수 없었거나 시간이 많이 소요되는 탐사 목표에 접근할 수 있게 하여 상당한 과학적 이득을 얻을 수 있습니다.

MGL의 중요성은 퍼서비어런스를 넘어섭니다. 저자들은 컨퍼런스 논문인 "Censible: 행성 표면 임무를 위한 견고하고 실용적인 글로벌 위치 파악 프레임워크"에서 이 시스템이 "지구에서 위치 파악을 요구하지 않고 잠재적으로 무제한의 주행 거리를 명령받을 수 있도록 한다"고 명시했습니다. 그들은 또한 "퍼서비어런스를 넘어선 절대 위치 추정은 미래 행성 로봇 임무의 핵심이다"라고 언급하며 그 광범위한 적용 가능성을 강조합니다.

베르마의 지도 아래 프로젝트를 이끌었던 JPL 로봇 공학 엔지니어 제레미 내시는 이 성과의 심오한 영향을 강조했습니다. “우리는 로버에 새로운 능력을 주었습니다. 이것은 수십 년 동안 로봇 공학 연구에서 미해결 문제였으며, 이 솔루션을 우주에서 처음으로 배포하게 되어 매우 기쁩니다.” 이 발전은 퍼서비어런스의 최첨단 탐사선으로서의 역할을 확고히 할 뿐만 아니라, 먼 세계로 향하는 다음 세대의 고도로 자율적인 로봇 임무를 위한 중요한 토대를 마련합니다.

이크바리 뉴스 통신사