요약:
인류를 위한 대규모 우주 인프라 건설을 향한 길에서 최근 중요한 이정표가 탄생했습니다. 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)이 개발하고 미국 국방고등연구계획국(DARPA)이 자금을 지원한 로봇이 궤도에서 구조물 조립 작업을 성공적으로 완료했습니다. 연구팀은 이를 인류가 우주에서 자율적인 구조물 건설을 달성한 것은 처음이라고 밝혔다.
오랫동안 대형 장비를 지구 궤도로 보내는 것은 높은 비용과 기술적 한계에 직면해 있었습니다. 대조적으로, 더 작은 구성 요소를 개별적으로 발사한 다음 궤도에서 조립하는 것이 더 실현 가능한 솔루션입니다. 그러나 전통적인 우주 조립에는 일반적으로 우주비행사의 참여가 필요하며, 방사선과 진공 환경으로 가득 찬 우주에서는 인간의 작업 시간이 짧을수록 안전이 더 좋습니다.
이 임무를 수행하는 로봇은 '자율 공간 장력 반사경 조립 프로젝트'(ASTRA)의 일부입니다. 프로젝트 목표는 복합 파이프, 알루미늄 커넥터 및 반사 필름을 사용하여 직경 약 1.4m의 궤도에 반사 안테나 시스템을 구축하는 것입니다. 제한된 임무 시간으로 인해 트러스 구조의 두 섹션은 발사 전에 사전 조립되었으며, 로봇은 핵심 검증을 완료하기 위해 궤도에서 구조의 세 번째 섹션을 조립하는 일을 담당합니다.
최종 결과는 아직 완전한 통신 안테나와는 거리가 멀지만 DARPA의 "새로운 궤도 및 달 제조, 재료 및 효율적인 설계 프로그램"(NOM4D) 책임자인 Andrew DeTore는 이번 시연을 통해 향후 우주에 초대형 시설을 건설할 수 있는 타당성을 입증했다고 말했습니다. 그는 미래에 인간은 길이가 수 킬로미터에 달하는 궤도 구조를 구축하기를 희망하지만 기존 기술은 아직 이 목표를 달성할 수 없다고 지적했습니다.
NOM4D 프로그램의 장기 비전은 원자재를 궤도로 직접 보내고 우주 환경에서 제조 및 조립을 완료하는 것입니다. 미래의 안테나, 광학 장비 및 태양전지 어레이는 더 이상 로켓 발사 프로세스에 적응하기 위해 많은 타협을 할 필요가 없으며 우주 운용 환경에 맞게 특별히 설계되고 최적화될 수 있습니다.
DARPA는 이 모델을 빌딩 블록 장난감에 비유합니다. 상대적으로 간단한 조립 단계를 반복함으로써 로봇은 결국 자신보다 훨씬 큰 대형 구조물을 만들 수 있습니다. 프로젝트 팀은 자동화된 조립 장비 내에서 구조의 각 섹션이 부품에서 점진적으로 조립되고, 조립이 완료된 후 반사 메쉬가 설치 및 배치된다고 밝혔습니다. 전체 프로세스는 특별히 복잡한 로봇 시스템이나 최첨단 알고리즘에 의존하지 않고 대신 견고한 엔지니어링을 통해 확장 가능한 자동화 건설 기능을 가능하게 합니다.
그러나 현재의 '독립 건설'은 여전히 지상팀의 지원과 분리될 수 없다. 제한된 궤도 통신으로 인해 로봇은 매일 약 15분 동안 지속되는 몇 개의 창에서만 지상과 통신할 수 있습니다. 엔지니어는 로봇이 보낸 사진을 바탕으로 현장 상황을 판단하고, 지상에서 동일한 장비를 사용해 시뮬레이션 테스트를 수행한 뒤, 솔루션을 확인한 후 궤도를 선회하는 로봇에 작동 지침을 보내야 합니다.
사실 로봇이 우주 건설에 참여한 것은 이번이 처음은 아니다. 국제 우주 정거장을 건설하는 동안 캐나다의 로봇 팔인 Canadarm2는 대형 선실과 장비의 운송과 위치 지정을 담당하여 우주비행사의 설치 완료를 지원했습니다. 그러나 이러한 작업에는 로봇이 다수의 작은 부품으로 새로운 구조물을 자동으로 구축하는 것이 아니라 주로 지상에서 제조된 대형 부품을 조립하는 작업이 포함됩니다.
우주 제조 분야도 이전부터 탐구된 바 있습니다. 2014년에는 국제 우주 정거장에 탑재된 3D 프린터가 자체 압출기 조립에 필요한 패널 부품을 성공적으로 생산하여 궤도 제조 및 장비 자체 유지 관리의 가능성을 입증했습니다. 이후 NASA는 3D 프린팅과 로봇 작동 기술을 결합해 구조 빔을 인쇄하고 태양광 어레이를 궤도에 배치할 계획인 OSAM-2라고도 알려진 "Archinaut One" 프로젝트를 추진해 왔습니다. 하지만, 일정한 지상 검증 결과에도 불구하고 해당 프로젝트는 결국 2023년에 종료되었습니다.
오늘날 ASTRA 프로젝트는 선로 구조의 단계별 조립에 대한 중요한 개념 증명을 제공합니다. 이번에는 로봇이 트러스 구조의 한 부분만 건설했지만 연구자들은 모든 대규모 프로젝트가 첫 번째 구성 요소 설치부터 시작된다고 믿습니다. 이 단계는 가장 가까운 철물점에서 수억 킬로미터 떨어진 우주에서 특히 중요합니다.
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