화성 탐사에서 가장 중요한 임무 중 하나는 바로 화성 토양을 비롯한 갖가지 샘플을 지구로 돌려보내는 작업입니다. 그 작업을 담당할 2.5m 길이의 로봇팔이 지난 19일 공개됐습니다.
제작 목적이 이름에 그대로 반영됐습니다. 이 로봇팔은 'Sample Transfer Arm', 앞 글자만 따서 STA로 부릅니다. 미항공우주국 NASA와 유럽우주청 ESA는 2033년까지 화성 샘플을 지구로 가져오기 위한 프로젝트를 진행 중입니다.
로봇팔은 NASA의 탐사용 로버 퍼서비어런스(Perseverance)가 현재 화성 표면에서 수집 중인 샘플 튜브를 회수해야 합니다. 이를 위해 연구진은 로봇팔이 '보고', '느끼고' 스스로 결정을 내릴 수 있는 자율 판단 기능을 탑재시켰습니다. STA는 샘플이 담긴 튜브를 정확히 식별한 뒤 이를 집어 들고 로켓 발사장으로 이동하게 됩니다. 지구가 아닌 다른 행성에서 발사되는 첫 번째 로켓이겠네요. 로봇팔이 송환용 컨테이너에 화성 샘플을 안전하게 집어넣은 후 뚜껑을 닫으면 주요 임무가 끝납니다.
ESA의 인간과 유럽 탐사(Human and Robotiv Exploration) 책임자인 데이비드 파커(David Parker)는 이 작업이 "놀라운 위업"이라며 "귀한 화성 샘플을 채취하는 작업과, 샘플을 화성에서 지구로 보내는 특별한 여행을 준비하는 건 놀랍다"고 말했습니다.
이탈리아 항공우주 기업 레오나르도(Leonardo)는 성공적인 선행 연구와 초기 형태를 제작하며 STR을 설계하고 제작해 조립하고 최종 테스트까지 진행합니다. 데이비드 파커는 "이 로봇팔은 화성에서의 시작하는 첫 번째 이송을 담당할 것"이라며 "엄청난 전문 지식과 노하우에 관한 증거"라고 평가했습니다.
샘플 채취 용으로 최적화된 움직임
STA는 자율적이고 매우 안정적입니다. 심지어 견고합니다. 그 구조는 어깨, 팔꿈치, 손목이 있는 사람의 팔을 모방해 제작했습니다. 로봇은 내장된 뇌와 눈을 가지고 있습니다. 특히 로봇팔의 움직임은 총 7가지 각도로 자유롭고 광범위합니다.
정밀성이 다소 높은 덕에 로봇팔은 화성 표면의 로버에서 튜브를 꺼낼 수 있습니다. 꺼내면서 땅에 떨어진 튜브를 다시 집어듭니다. 그리고 그 샘플을 컨테이너에 넣고 문을 닫습니다. 두 대의 카메라와 수 많은 센서가 최선의 행동 방침을 결정하고 그에 따라 움직임을 조정합니다. 많은 먼지와 극한의 온도(-130°C/+70°C) 같은 혹독한 화성 환경 문제는 로봇팔을 설계하고 제작할 때 고려됩니다.
ISS서 활약하는 로봇팔 ERA
이처럼 로봇팔은 우주 임무에서 인간을 대신하기 위해 곧잘 투입됩니다. 지난해 7월 15일 유럽의 우주탐사용 로봇팔 'ERA(European Robotic Arm)'은 국제우주정거장(ISS)로 운송됐습니다. 이 로봇팔은 에어버스 컨소시엄이 ESA를 위해 제작했습니다. 나우카(Nauka)로 불리는 러시아의 다목적 실험실 모듈에 설치돼 ISS로 옮겨졌습니다.
그 전까지 ISS에는 17m 길이의 캐나드암2, 10m 길이의 일본 실험모듈용 원격 매니퓰레이터 시스템 등 로봇팔 2기가 운용되고 있었습니다. 이 로봇팔들은 ISS의 모습을 촬영하거나 무거운 물체를 옮기는 데 사용합니다. 주로 우주 탐사 활동, 유지 보수 업무에 활용됩니다.
화성의 흙 퍼올릴 로봇팔 공개 - 이웃집과학자
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