Astrobee, 우주비행사의 양말을 찾고 우주정거장을 청소하는 로봇 3대 시스템
그리 멀지 않은 미래의 어느 시점에 NASA는 달 궤도에 Gateway라는 상설 우주정거장을 띄우려 하고 있습니다. 우주비행사가 상주하는 국제우주정거장(ISS)과 달리 Gateway는 주로 경유지, 즉 달 표면이나 궁극적으로 화성으로 향하는 우주비행사들의 전초기지 역할을 하게 됩니다.
NASA는 Gateway가 대부분의 시간 동안 비어 있을 것으로 예상합니다(승무원은 1년에 6주만 정거장에 머뭅니다). 하지만 우주비행사가 도착할 때마다 안전하고 따뜻하며 공기로 채워진 공간을 제공할 준비가 되어 있어야 합니다. 그렇다면 누가 우주정거장을 깨끗하고 정돈된 상태로 유지할까요? 바로 로봇입니다!
시험 중 정육면체 모양의 작은 로봇은 정거장 안을 능숙하게 이동하여 선실 공기 순환에 쓰이는 '환기구'로 지정된 장소를 찾아냈고, 컴퓨터 비전을 이용해 이 구멍을 막고 있는 이물질, 즉 양말을 인쇄한 이미지인 '우주비행사의 양말'을 자동으로 감지했습니다.
이어서 로봇 Bumble은 우주정거장 일본 실험동의 여섯 번째 구획을 조사하여 고해상도 멀티센서 3차원 지도를 작성했습니다. 이 과정에서 로봇은 떠다니는 케이블에 부딪히면 이를 풀어내는 법을 터득했고, 모의 우주-지상 통신 중단 상황에도 대처했습니다. 결국 지상 운영자의 적절한 시점의 소소한 도움을 받아 임무를 완수했습니다.
NASA의 자율 적응형 관리 통합 시스템(Integrated System for Autonomous and Adaptive Caretaking), 즉 ISAAC 프로젝트의 목표는 생명 유지 시스템이나 전력 시스템처럼 이미 우주정거장에 탑재된 자율 시스템이 이동형 자율 또는 반자율 로봇과 함께 작동하여 물리적 개입이 필요한 모든 상황을 관리하도록 하는 것입니다.
NASA는 미소운석 충돌을 예로 듭니다. 이에 대처하는 유일한 방법은 구멍이 어디 있는지 찾아 패치를 집어 고정하는 것입니다. 이는 로봇 시스템이 이동하고 물체를 다룰 수 있어야 함을 의미합니다.
작은 팔을 가진 Astrobee 로봇은 사실 그렇게 많은 조작 작업을 하도록 설계되지 않았기 때문에, 빈 우주정거장을 가동 상태로 유지하려면 거의 확실히 도움이 필요할 것입니다. 그 도움의 일부는 2021년 ISS로 돌아와 문제를 겪기 전에 참여했던 시험을 재개할 수 있는 '로보넛 2'에게서 받을 가능성이 큽니다.
그러나 다리를 부착한 채 정거장으로 돌아오면 R2는 이동을 시작하고 우주비행사가 하던 많은 작업을 (매우 느리고 조심스럽게) 수행하게 됩니다. 이는 늘 R2의 목표 중 하나였지만, Gateway에서는 우주비행사와 함께가 아니라 우주비행사를 대신해 일하게 됩니다. ISAAC 프로젝트에 합류할 수 있는 다른 로봇도 있는데, 예를 들어 GITAI의 로봇 팔은 SpaceX의 다음 비행에 실려 간 뒤 ISS에서 시험을 거치게 됩니다.
ISAAC 팀은 이미 정거장 내 2단계 시험에 참여하고 있으며, 이는 무인 우주정거장과 무인 화물선 사이의 화물 운반 시 여러 로봇을 관리하는 데 초점을 맞춥니다. 연구진은 시험과 함께 로봇 시스템 관리를 간소화하는 개선된 운영자 인터페이스를 추가하고 있습니다.
마지막인 3단계 시험에서 과학자들은 선실 내 공기 누출이나 화재 모의 같은 더욱 복잡한 고장 시나리오를 ISAAC에 제시하고, 이러한 모의 위기에 대응하는 과정에서 발생하는 이상 상황에 대한 신뢰할 수 있는 대응 방법도 개발할 예정입니다.
ISS와 Gateway는 필요할 때 사람이 개입할 수 있을 만큼 지구에 가깝지만, ISAAC은 장기적으로 화성 탐사에 필요한 높은 수준의 로봇 자율성을 향해 나아가고 있습니다. 이상적으로는 사람이 '붉은 행성'에 도착할 무렵 그곳에 작업 준비를 완전히 마친 기지가 있고, 로봇이 힘든 일을 맡게 될 것입니다.
본질적으로 Astrobee는 새로운 자유 비행 로봇 시스템(로봇 동료 3대)으로, 우주비행사가 일상적인 업무에 쓰는 시간을 줄이고 사람만 할 수 있는 일에 더 집중하도록 돕습니다. 이 로봇들은 재고 조사, 우주비행사가 진행하는 실험 기록, 정거장 내 화물 이동 같은 작업을 수행하도록 설계되었습니다.
Astrobee 시스템은 정육면체 모양의 로봇 3대, 소프트웨어, 충전에 사용하는 도킹 스테이션으로 구성됩니다. 로봇의 이름은 Honey, Queen, Bumble입니다. 이들은 NASA의 달 임무와 기타 심우주 임무에서 중요한 역할을 하게 됩니다. Astrobee 같은 시스템은 승무원이 없는 동안 시스템을 감시하고 원활한 작동을 유지하는 미래 우주선의 관리자가 될 수 있습니다.
