Teledyne DALSA에서 개발된 이미지 센서로 NASA의 탐사 로봇인 “Curiosity”를 작동합니다.

 

 

Teledyne Technologies (NYSE:TDY) 계열의 Teledyne DALSA는 화성 과학 연구 탐사로봇인 "Curiosity"가 화성 Gale Crater에서 성공적으로 임무 수행을 시작한 것을 기쁘게 생각합니다. Curiosity는 NASA가 발사한 가장 큰 탐사 로봇으로 화성의 미생물 생활에 대한 가설을 확인하고 정식화합니다.

 

Teledyne DALSA는 이 임무의 성공에 기여하였습니다. Curiosity의 Navcams 및 Hazcams는 Spirit 및 Opportunity와 같은 탐사 로봇처럼 캐나다 Quebec의 Bromont의 반도체 파운드리에서 개발되었습니다. 위험 회피 카메라가 탐사 로봇의 각 모서리에 설치되었고, 탐사로봇의 카메라 안테나 기둥의 일부로 3D 입체 내비게이션 카메라들이 탑재되었습니다.

 

 

 

그림 1: Teledyne DALSA의 Bromont 반도체 파운드리에서 개발된 이미지 센서가 탑재된 Curiosity의 위험 회피 카메라에서 8월 6일 찍은 이미지

 

이미지 출처: NASA/JPL-Caltech

 

 

Curiosity 탐사 로봇은 안전하게 화성의 표면을 탐색하기 위해 우주에서의 사용이 입증된 센서를 사용합니다.

 

 

 

그림 2: Curiosity

 

이미지 출처: NASA/JPL-Caltech

 

 

2012년 8월에 화성에 착륙한 화성 탐사 로봇인 Curiosity는 시속 10,000mph 이상의 속도로 우주를 이동하였습니다. 현재까지 NASA에서 가장 야심 찬 화성 탐사 프로젝트인 이 프로젝트는 2011년 11월 26일에 시작하였고 장기 프로젝트 중 하나입니다.

 

착륙 지점에서부터 미생물 생활에 유리한 환경 조건을 가지고 있는지 확인하기 위한 임무를 위해 Curiosity 탐사 로봇은 화성에서 이동을 해야만 했습니다. 이동하는 도중에는 분화구와 같은 위험지역을 회피해야만 합니다.

 

탐사 로봇의 눈으로 동작하는 이미지 센서는 Teledyne DALSA (www.teledynedalsa.com)에서 맞춤 설계된 CCD (charged couple device) 이미지 센서로 이미 기존 화성 탐사 로봇에서 신뢰성을 입증하였습니다.

 

 

위험 회피 및 탐색 카메라

 

Curiosity 탐사 로봇은 최대 65cm 크기의 장애물을 피할 수 있고 화성 탐사 목적으로 하루 동안 최대 200m를 여행할 수 있도록 설계되었습니다. 탐사 로봇이 위험한 화성에서 성공적으로 길을 볼 수 있도록 하기 위해 NASA JPL(Jet Propulsion Laboratory) 엔지니어들은 마지막 NER 임무에서 성공적으로 안내 기능을 제공했던 센서와 함께 장착하였습니다.

 

이 MER CCD 이미지 센서들은 “Hazcams”로 이름 지어진 위험 회피 카메라 및 “Navcams”로 이름 지어진 탐색 카메라 등 2개 유형으로 장착되었습니다. Hazcams 및 Navcams 카메라들은 지형을 포괄적인 시야로 볼 수 있도록 제공하고 보완할 수 있습니다.

 

8개의 흑백 Hazcams 카메라들은 탐사 로봇의 전후면 하단 부분에 장착되었습니다. 각 카메라는 넓은 시야를 가지고 있습니다. (124° x 124°) 이 카메라들은 사람의 눈과는 다르기 때문에 카메라 양쪽에 넓은 시야를 가져야만 하고, 탐사 로봇 본체 직접 장착되기 때문에 Hazcams 카메라들은 개별적으로 이동할 수 없습니다. 3m 이내의 지형 형태 및 4m 이상의 멀리 있는 지형의 형태를 매핑하기 위해 탐사 로봇은 이 카메라들에서 의해 생성된 이미지 쌍들을 사용합니다.

 

Hazcams 카메라는 또한 3차원 이미지를 캡처하기 위해 가시 광선을 사용합니다. 이러한 이미지로 탐사 로봇이 실수로 다른 개체와 충돌하거나 길을 잃어버리는 것과 같은 행동으로부터 보호됩니다. Hazcams 카메라는 또한 차량을 운전하고 로봇 팔을 조작하기 위해 지구에 있는 운영자에 의해 사용됩니다.

 

바퀴 근처의 파노라마 및 3D 이미지를 수집하기 위해 가시광선을 사용하는 탐색 카메라 (45°x 45° 시야) 장치는 흑백 카메라 쌍안으로 구성되어 Curiosity의 목 및 머리 부분에 장착됩니다. 과학자 및 엔지니어들은 근처 바위 또는 기타 장애물에 대한 이미지를 바탕으로 표면 탐사 계획을 만들 것입니다. Navcams 카메라는 또한 온보드 장애물 감지에 사용됩니다.

 

 

그림 3: 화성 탐사 로봇 Curiosity의 머리 부분.

 

이미지 출처: NASA/JPL-Caltech

 

 

신뢰할 수 있고 성능이 입증된 항공 우주 이미지 센서

 

1998년과 2003년 사이에 Teledyne DALSA 및 NASA 엔지니어들은 MER 프로젝트를 위한 CCD 센서의 여러 버전들을 설계하고 구축하기 위해 함께 하였습니다. Teledyne DALSA가 제조 전문 지식을 제공하면서 NASA의 엔지니어들은 전기 신호로 빛을 변환하는 1.2 x 2.4 cm 1k 프레임 전송 CCD 센서를 설계했습니다

 

Teledyne DALSA는 NASA의 요구에 따라 현재 임무에 맞도록 제조하였습니다. Teledyne DALSA 엔지니어들은 NASA 엔지니어들과 함께 설계를 검토하고, 변경을 제안하고, 장치를 구축하고, 웨이퍼를 제작하고 테스트하였습니다. 그런 다음, 웨이퍼를 NASA로 전달하여 CCD를 테스트하고 조립되게 하였습니다. 어떠한 결함도 찾을 수 없었기 때문에 Teledyne DALSA에서 제작한 장치가 선정되었습니다.

 

NASA는 Sprits 및 Opportunity 등 2개의 화성 탐사 로봇에 이러한 센서들을 장착하여 2003년에 발사 하였습니다. 임무에서 입증된 센서의 성능 및 신뢰성으로 NASA는 다시 이 기술을 Curiosity의 탐색 및 위험 회피 카메라에 사용하였습니다. Sprit 탐사로봇에서 임무를 잘 수행한 센서이기 때문에 다시 선택된 CCD는 Opportunity 탐사 로봇의 화성 탐사를 잘 안내하고 있습니다.

 

NASA 대신 University of Arizona가 이끈 Phoenix 임무 또한 SSI(Surface Stereo Imager)로 2개의 MER CCD 센서가 사용되었습니다.

 

SSI 카메라는 화성 극 지방에서의 물에 대한 역사를 공부하기 위해 과학자들이 사용할 화성 표면 이미지를 촬영하였습니다. 또한, 거주 영역에 대한 증거를 찾고, 얼름 토양 경계의 생물학적 잠재력을 추측 할 수 있는 화성 표면 이미지를 촬영하였습니다.

 

Teledyne DALSA 엔지니어들은 캐나다에 있는 공장에서 이미지 센서를 계속 설계하고 구축하고 있습니다.

 

커스텀 버전의 MER CCD 및 Teledyne DALSA 항공 우주 이미징 센서의 과학 애플리케이션은 LBNL 및 Fermilab과 협력하고 제작한 570메가픽셀 Dark Energy 카메라를 위한 CCD, URAT 카메라를 위해 STA에 제공한 10kx10k CCD 등을 포함합니다.

 

 

 

그림 4: 2012년 Opportunity의 첫 주행 후 후면 위험 회피 카메라가 캡처한 Greeley Haven의 이미지

 

이미지 출처: NASA/JPL-Caltech

 

 

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