화성보다 더 가혹한 극지방의 바다를 헤엄치는 자동 탐사 로봇

화성보다 더 가혹한 극지방의 바다를 헤엄치는 자동 탐사 로봇

북극과 남극 해역에서 자동으로 잠수하고 탐사하는 무인 수중 로봇 "SeaBED"가 헤엄 치는 환경은 실제로 화성보다 소통하기가 더 어렵다고 합니다. 얼음 두께를 측정하고 기후 변화를 예측하는 임무를 위해 혹독한 환경에서 살아남는 방법은 무엇일까요? 하와이 용암 필드. 히말라야 산맥의 정상. 저스틴 비버 콘서트에 군중이 구름처럼 모입니다. 이들은 지구 상에서 가장 위험한 환경이며 발을 들여놓는 사람은 그리 일반적이지는 않습니다. 그러나 이러한 장소는 극지 바다와도 비교하면 대단하지 않습니다. 극도로 낮은 수온과 압력에 노출될 때 인간은 생명 자체에 극심한 위협을 받습니다. 하지만 로봇의 견고한 몸체로 열악한 환경을 견딜 수 있습니다. 이것이 바로 "SeaBED"가 극해를 위해 만들어진 이유입니다. 1 마일 (약 1.6km) 이상의 수심까지 다이빙이 가능하며 다양한 센서가 귀중한 데이터를 자율적으로 수집할 수 있습니다. 그러나 이것은 쉽지만은 않습니다. 무인 수중 로봇을 쇄빙선으로 되돌아오도록 만드는 것은 수백만 마일 떨어진 화성 탐사선과 통신하는 것보다 더 어렵습니다. SeaBED는 자율 수중 차량 (AUV)처럼 수영하지 않습니다. 대부분의 AUV는 어뢰 모양이며 제트기처럼 배수되는 반면 SeaBED는 헬리콥터와 같은 프로펠러를 사용하여 물에서 호버링 합니다. 이 기능 덕분에 SeaBED에 떠있는 동시에 매핑하거나 얼음에 접근하여 두께를 측정할 수 있습니다. 그러나 얼음으로 인해 유선 통신은 불가능합니다. 전파는 수중에 도달하지 않습니다. 이러한 이유로 SeaBED는 초음파 신호를 송수신하도록 설계되었습니다 (매사추세츠 공과 대학에서 개발 한 흔들리는 물고기 모양의 로봇과 유사). 하지만 의사소통의 신뢰성은 부족한 것이 사실입니다. "운이 좋으면 분당 256 바이트 패킷을 수신할 수 있습니다."SeaBED를 개발 한 노스웨스턴 대학교의 로봇 공학자 Hanumant Singh이 말했습니다. "하지만 받을 것이라는 확실한 보장은 없습니다." NASA 과학자들은 화성 탐사선과 어떻게 소통하고 있을까요? 화성에서 보낸 신호가 지구에 도달하는 데 평균 20 분이 걸리지 만 최소한 통신은 안정적입니다. 반면 Singh이 SeaBED에 신호를 보내도 항상 도착할 것이라는 확신은 없습니다. 따라서 그는 이에 대한 대책으로 SeaBED에 미리 경로를 제공합니다. SeaBED의 특정 부분을 탐색하면서 소나로 지도를 만들 수 있습니다. 상승을 위해 얼음 구멍을 축소하는 한파와 같은 예상치 못한 사건이 발생하면 신호를 보내 임무를 중단하도록 지시할 수 있습니다. 해야 할 일은 신호가 SeaBED에 도달할 수 있도록 기도하는 것뿐입니다 (통신이 끊어진 것이 아니라 해류 때문에 한 SeaBED를 잃었습니다). 그리고 SeaBED가 두꺼운 얼음 아래로 떨어지면 물에서 탈출할 수 있다는 보장이 없습니다. 또는 2010 년 미션에서 계획했던 대로 쇄빙선에 매우 근접하여 표면으로 떠오를 수 있습니다. 얼음이 길이 2m, 폭 1.2m이고 근처에 50 만 달러의 로봇이 있으면 조심성 없이 무턱대고 얼음을 깰 수는 없는 일입니다. 이 임무에서 연구원들은 SeaBED에 접근하기 위해 얼음을 파고 작은 구멍을 만들어야 했습니다. SeaBED를 약간 가라 앉히기 위해 무게를 달았습니다. 동시에 바다 밑으로 가라앉는 것을 막기 위해 플로트를 달았습니다. 마침내 얼음을 깰 수 있었던 쇄빙선은 조심스럽게 얼음을 깨고 SeaBED를 철수했습니다. 또 다른 불행한 임무에서 또 다른 케이블 무인 수중 차량 (ROV)이 파견되었습니다. 그는 SeaBED를 잡고 넓은 지역으로 안전하게 견인했습니다. 그러나 SeaBED는 일반적으로 몇 미터 이내에 돌아옵니다. 자율 주행의 확실성이 너무 낮다면 열악한 환경을 극복할 수 없을 것입니다. 수중 SeaBED는 물을 얻는 물고기와 같습니다. 완벽하게 밀봉되어 있어 찬물이 들어와 전자 부품이 손상되는 것을 걱정할 필요가 없습니다. 쇄빙선의 따뜻한 격납고에서 꺼내서 바로 바다에 띄워도 됩니다. 당신이 가질 수 있는 유일한 문제는 SeaBED를 바다에서 들어 올려 곧 다시 사용하고자 할 때입니다. "예를 들어, 당신이 바다의 SeaBED를 테스트하고 있고 당신이 무언가를 잊었다는 것을 깨달았다 고 가정해 봅시다." Shin 이 말합니다. “해수 온도는 약 4.5 ° C이지만 온도는 영하입니다. 송환된 SeaBED는 얇은 얼음으로 뒤덮일 것입니다." SeaBED는 기후 변화 시대에 임무가 점점 더 중요 해지고 있는 끈질긴 과학 로봇입니다. 수중 음파 탐지기로 매핑할 수 있을 뿐만 아니라 얼음의 두께도 측정할 수 있습니다. 물론 얼음에 여러 개의 구멍을 뚫고 로프를 걸면 얼음의 두께를 알아낼 수 있습니다. 하지만 해빙은 엄청나게 복잡합니다. 우즈 홀 해양 연구소에서 해빙 물리학 자로 SeaBED를 연구하고 있는 테드 맥심은 "해빙과 달리 북극과 남극의 얼음은 단지 그 위치에서 두꺼워지고 있는 것만이 아니다"라고 말했습니다. 이러한 얼음은 물뿐만 아니라 60 피트 (약 18m) 깊이의 바다에서도 형성됩니다. SeaBED가 왔다 갔다 하며 수중 음파 탐지기가 얼음 지도를 만듭니다. Maxim은 "얼음 아래에서 잔디 깎이처럼 작동합니다."라고 말합니다. Maxim이 알아 내려는 것은 극지방 얼음의 두께가 어떻게 변하는지입니다. 예를 들어, 얼음 두께에 영향을 미치는 과정이 어떻게 변하는지 이해하면 기후 변화로 인해 북극이 미래에 어떻게 변할지 예측할 수 있습니다. 이 연구는 SeaBED를 위험에 빠뜨리는 대신 인간 다이버를 위험에 빠뜨리지는 않습니다. SeaBED는 때때로 얼음 아래에 갇힐 수 있습니다. 그러나 그가 수집하는 데이터는 인간에게 적대적인 환경을 이해하는 데 필수적입니다.