대기 희박한 화성 하늘 나는 첫 우주 헬기 '인지뉴이티' 비행 어떻게 준비하나

퍼시비어런스 보호없이 영하 90도 견뎌야해..히터 전력 공급하며 비행동력도 비축해야

퍼시비어런스와 인지뉴이티 모형을 이용해 지구상에서 인지뉴이티 배출 시험을 시도하는 모습이다. NASA JPL 제공

이달 11일(미국 동부시간) 미국항공우주국(NASA)의 화성탐사로버 퍼시비어런스의 소형 헬리콥터 ‘인지뉴이티’가 역사적인 첫비행에 나선다. 화성 하늘에서 시도되는 첫 동력 비행이다. 지난 2월 19일 퍼시비어런스가 화성에 도착한 후 약 2달 만에 이뤄지는 시도다.

화성은 중력이 지구의 약 3분의 1 정도지만 대기 밀도가 지구의 100분의 1 수준에 불과해 비행체가 날기 위해서는 더 많은 동력이 필요하다. 프로펠러를 회전시켜도 양력이 모자란다. 문제를 해결하기 위해 무게를 크게 줄였다. 태양 전지판과 카메라, 레이저 고도계, 통신 장비만 실어 무게를 1.8kg, 높이 50cm로 맞췄다. 길이가 1.2m인 날개 두 개를 아래 위로 달아 분당 2537회 회전하도록 했다. 이런 방식으로 초당 1m 속도로 상승이 가능하다.

날개를 회진시킬 에너지는 태양에서 얻는다. 다만 화성의 낮 동안 표면에 도달하는 태양 에너지는 지구의 절반 수준에 불과하다. 또 화성은 밤이 되면 영하 90도까지 떨어지는데 이 때 전기 부품이 얼거나 깨질 수 있다. 비행에 사용할 에너지와 함께 내부 히터에 전력을 공급할 에너지도 비축해야하는 게 큰 과제로 꼽힌다. 

이번 시험 비행에서는 퍼시비어런스를 통해 에너지를 100% 공급받았다. 현재 인지뉴이티는 퍼시비어런스 하부에 매달려 다리 4개를 뻗은 상태로 화성 표면 13cm 위에 떠있다. 오는 11일이 되면 퍼시비어런스는 인지뉴이티를 표면에 떨어뜨리고 5m 가량 떨어질 예정이다. 이때부터 퍼시비어런스의 보호 밖에서 인지뉴이티는 화성의 혹독한 환경에서 살아남아야 한다.

밥 발라람 NASA 제트추진연구소(JPL) 인지뉴이티 수석엔지니어는 “인지뉴이티가 화성 표면에 배치되는 것은 큰 도전이 될 것”이라며 “로버의 보호 없이 화성에서 첫날 밤을 살아남는 것은 매우 큰 도전이 될 것”이라고 말했다. 

화성의 밤을 견디고 비행 준비가 완료되면 인지뉴이티는 화성 표면 3m에서 최대 30초간 제자리를 유지하는 호버링을 진행한다. 이후 하강한 후 착륙하는 시험을 수행한다. 퍼시비어런스는 옆에서 비행 과정 전체를 촬영해 이를 지구로 전송한다. 인지뉴이티가 촬영한 영상도 지구로 보내진다. 

인지뉴이티의 비행은 퍼시비어런스의 착륙 장소로부터 약 60m 떨어진 구역에서 시작된다. 큰 바위가 없는 평평한 지역으로 인지뉴이티의 비행 준비에 적합한 것으로 판단된다. 인지뉴이티에 달린 인공지능(AI) 기반 내비게이션 카메라가 비행 중 위치를 인지하기 위해 활용할 바닥의 음영도 필요한데, 이런 조건도 만족하는 것으로 분석됐다. 

비행에 성공하면 향후 인류의 화성 탐사에 화성 표면을 굴러다니는 로버 외에 드론이라는 수단을 유용하게 쓸 수 있을 것으로 기대된다.

[고재원 기자 jawon1212@donga.com]