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화성 헬리콥터 첫 비행 D-2…왜 정오에 띄울까?

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나사, 오전 중 태양전지 충전 뒤 이륙하기로

공기 희박해 지구보다 날개 5배 빨리 돌려야


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4월8일에 탐사로버 퍼시비런스의 카메라로 촬영한 헬리콥터 ‘인지뉴이티’. 나사 제공

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미국항공우주국(나사)이 8500만달러를 들여 개발한 화성 헬리콥터의 비행 일시가 확정됐다.

나사는 탐사로버 퍼시비런스에 실려 화성에 도착한 소형 헬리콥터 인지뉴이티가 11일 오후 10시54분(미국 동부시각 기준, 한국시각 12일 오전 11시54분) 첫 시험비행에 나선다고 밝혔다. 화성 시각으론 낮 12시30분, 정오가 조금 지났을 때다. 비행 시간을 이때로 잡은 건 비행에 앞서 태양전지를 충전할 시간이 필요하기 때문이다. 비행을 위해선 수백와트의 전기가 필요한데, 기존에 충전한 것은 밤 사이 동체 보온에 써버려 아침엔 전기가 부족하다. 또 오후 늦게 비행하면 재충전할 시간이 없어 밤 사이에 배터리가 방전될 수 있다.

비행 데이터는 다음날인 12일 오전 4시15분(미 동부시각 기준, 한국시각 12일 오후 5시15분)에 관제센터인 캘리포니아 제트추진연구소에 도착한다. 나사는 데이터를 받는대로 온라인을 통해 공개할 예정이다.

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4월5일에 촬영한 인지뉴이티. 맨 위의 네모판이 태양광패널이다. 나사 제공

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3미터 높이서 30초간 300미터 비행 목표


높이 0.5미터에 날개 길이 1.2미터, 무게 1.8kg인 이 소형 헬리콥터의 화성 비행에 관심이 쏠리는 것은 지구밖 천체에서의 첫 동력 비행이기 때문이다.

더구나 화성에서 비행기를 띄우기가 훨씬 어렵다. 중력은 지구의 3분의 1로 약하지만 대기 밀도가 지구의 1%에 불과해 공기의 힘으로 양력을 만들기가 쉽지 않다.

11일 실시하는 비행은 탑재된 운항, 제어 시스템을 통해 자동으로 진행된다. 화성과 지구의 거리가 너무 멀어 실시간 원격 조종을 할 수 없다. 현재 지구와 화성의 거리는 2억7800만km로, 지구에서 보낸 신호가 화성에 도착하는 데는 약 15분30초가 걸린다.

대신 나사는 첫 비행을 시작하기 전에 미리 비행과 관련한 명령을 인지뉴이티에 보낸다. 이 명령은 기지국 역할을 하는 퍼시비런스에 먼저 전달된다. 퍼시비런스는 접수 1시간 뒤 헬리콥터에 이 명령을 전달한다. 헬리콥터는 1분 동안 비행 전 최종 시스템 점검을 한 뒤 아래, 위 날개를 서로 반대 방향으로 회전시킨다. 날개가 이륙에 충분한 양력을 발생시키는 분당 2537회전에 이르는 데는 12초가 걸린다. 초당 40회꼴이다. 이는 지구의 헬리콥터 회전날개 속도보다 약 5배 빠른 것이다.

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4월8일 화성 헬리콥터 시운전.

인지뉴이티에 탑재된 컴퓨터는 삼성 갤럭시 S5에서 쓰는 것과 동일한 스냅드래곤801 프로세서로, 퍼시비런스의 컴퓨터(아이맥의 파워피시750과 동급)보다 데이터 처리 속도가 150배 빠르다. 이 컴퓨터는 최대 영하 123도에서도 작동이 가능하다.

나사는 첫 비행의 목표 고도인 지상 3미터까지 상승하는 데는 약 6초가 걸릴 것으로 예상한다. 이 높이에 도달하면 30초 동안 300미터 거리를 선회한 뒤 이륙했던 장소로 돌아와 착륙한다.

퍼시비런스는 인지뉴이티에서 65미터 떨어진 거리에서 내비게이션 카메라와 마스트캠으로 비행 장면을 촬영한다. 이날 비행의 최대 변수는 바람이다. 컴퓨터 모델이 예측한 범위 내에서 바람이 부느냐가 성공 여부를 가를 것으로 보인다.

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퍼시비런스의 로봇팔에 장착된 카메라로 찍은 퍼시비런스와 헬리콥터 셀카 사진. 나사 제공

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4차례 더 비행 시도…성공땐 향후 드론 탐사 추진


나사는 첫 비행 이후 30일 안에 고도를 5미터까지 높이며 네차례 더 시험비행에 나설 계획이다. 1회당 비행 시간은 90초 안팎으로 잡고 있다.

나사는 이번 비행이 성공하면 앞으로 화성에서 드론을 이용한 탐사도 가능할 것으로 예상한다. 드론을 이용하면 지금의 로버보다 훨씬 더 넓은 지역을 탐사할 수 있다.

퀄컴의 데브 싱 로봇드론지능기계담당 총괄임원은 인터넷 미디어 `매셔블' 인터뷰에서 "드론은 1시간에 24km를 비행할 수 있다"며 "드론 5대를 보내면 아마도 5년 안에 화성 전역을 비행할 수 있을 것"이라고 말했다. 현재 화성에서 활동 중인 탐사로버 큐리오시티가 이동한 거리는 지난 9년 동안 25km다.

앞서 2월18일 화성 예제로 충돌구 삼각주 평원에 도착한 인지뉴이티는 4월3일 퍼시비런스에서 분리된 뒤, 태양전지의 힘으로 화성의 추운 날씨를 홀로 견뎌내고 있다. 현재 이곳의 최고기온은 영하 22도, 최저기온은 영하 83도다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr

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