우주비행사 없이 궤도서 트러스 조립…로봇이 해냈다

캘텍 ASTRA 로봇, 궤도서 트러스 구조물 자율 조립 첫 성공…DARPA NOM4D 프로그램 성과

캘리포니아공과대학 연구진이 설계한 로봇 트러스 빌더가 우주비행사의 도움 없이 우주 궤도에서 구조물 조립에 성공했다. (AI 생성 이미지)

우주비행사의 손을 빌리지 않고 로봇 혼자 우주에서 구조물을 지은 것은 이번이 처음이다.

미국 캘리포니아공과대학(캘텍) 연구진이 설계·제작한 로봇 트러스 빌더가 우주 공간에서 우주비행사 없이 구조물 조립에 성공했다. 궤도에서 운용 중인 캘텍 페이로드가 개별 부품으로 트러스 구조물을 조립해냈다. 캘텍 항공우주·토목공학부 교수이자 이번 시연 팀장인 세르지오 펠레그리노 교수는 "구조물이 우주에서 자율적으로 건설된 것은 이번이 처음"이라고 밝혔다.

이 로봇은 캘텍의 자율 우주 인장 반사경 조립 시연(ASTRA) 프로그램의 일환으로, 지난 6개월간 궤도에 머물며 복합 섬유 튜브와 알루미늄 이음새, 캡턴 반사면으로 직경 1.4m짜리 반사경 안테나를 조립하는 작업을 수행했다. ASTRA 트러스 빌더는 궤도에서 트러스 구조물의 세 번째 베이(bay·구획)를 완성했으며, 이번 시연은 DARPA의 NOM4D 프로그램 지원을 받아 이뤄졌다.

이 로봇은 세 개의 직선 축을 따라 이동하는 갠트리 방식으로, 맞춤 설계된 이음새를 이용해 복합 소재 트러스 부재를 연결하면서 동시에 얇은 반사 메시를 펼쳤다. 트러스 빌더는 인근 공급 장치에 담긴 지지대와 이음새를 집어 들고 동일한 구획을 반복 조립하는 방식으로 작동하는 자율 매니퓰레이터로 구성된다. DARPA는 이 자율 로봇 조립 방식이 고도화된 블록 완구인 K'Nex나 팅커토이를 조립하는 것과 유사하다고 설명했다.

NOM4D 캘텍 페이로드는 올해 3월 말 스페이스X의 트랜스포터-16 임무에 탑재돼 궤도에 올랐다. 우주 페이로드는 12개월 이내에 완성·검증돼 페이로드 호스트인 모멘터스사에 인도됐다.

DARPA는 2022년 NOM4D 프로그램을 시작하면서 궁극적으로 "지구에서 원자재를 실어 와 궤도 제조에 활용"하는 것을 목표로 제시했다. 앤드루 데토어 DARPA NOM4D 프로그램 매니저는 "NOM4D의 목표는 우주에서 매우 큰 구조물을 효율적이고 확장 가능하게 건설하는 것"이라며 "'매우 크다'는 것은 수백 미터에서 킬로미터 규모를 의미한다"고 밝혔다.

캘텍 연구진은 국제학술지 European Journal of Mechanics - A/Solids에 게재한 논문에서 트러스 빌더라는 정지형 로봇 조립 설비 개념을 제안하며, 구조물의 모듈형 부품을 트러스 빌더에 패키징해 우주로 발사한 뒤 궤도에서 단순 반복 작업으로 조립을 수행하는 방식을 소개했다.

데토어 매니저는 "NOM4D 캘텍 시연은 끝이 아니라 시작"이라고 말했다. 이번 우주 시연은 해당 DARPA 프로젝트의 3단계에 해당한다.