[인더스트리뉴스 최정훈 기자] 7월 30일에 NASA에서는 화성 2020 퍼서비어런스(Perseverance) 로버 탐사 프로젝트를 개시했다. 로버는 2021년 2월 18일 화성에 착륙할 예정이다.

주요 탐사 임무는 고대 미생물의 흔적을 탐색하고 최초의 화성 토양 샘플을 채취해 지구로 가져오는 것이다. 또 다른 핵심 임무는 다른 행성에 착륙하는 장면을 촬영하는 것이다. 우주선 착륙을 최초로 촬영하기 위해 엔지니어들은 6개의 로버에 플리어(FLIR) RGB 머신비전 카메라를 설치했다.

역대 행성의 하강 스틸 사진을 촬영한 적은 있지만 착륙 장면은 없었다. 우주 탐사 임무의 모든 일에는 전문가 손길이 닿아야 하는데 로버 착륙은 특히나 중차대한 작업이다. 대기권 진입, 하강 및 착륙의 전체 프로세스 수행하는데 7분밖에 걸리지 않으며, 이 동안 하나라도 어긋나면 전체 탐사 임무가 무산되기 때문이다.
 
이번 프로젝트에서는 6개의 FLIR CMOS 카메라가 대기권 진입, 하강 및 착륙 활동(EDL, 즉 '공포의 7분') 동안에 우주선을 고화질 동영상으로 촬영한다. 화성 임무에 사용되는 카메라는 FLIR Chameleon3 제품군에 속하는 제품으로서, 5개의 1.3메가픽셀 CMOS 카메라와 1개의 3.2메가픽셀 USB 카메라로 구성돼 있다. 플리어가 열감지 영상 처리에 능한 것으로 알려졌지만 Chameleon3 카메라는 FLIR에서 제공하는 첨단 비열 산업용 머신비전 카메라 제품군 중 하나여서 관심이 모인다.

표면으로부터 약 11.27km 지점에서 낙하산이 펼쳐진다. 이 시점 직전에 낙하산을 향한 세 개의 상향 카메라가 녹화를 시작하면서 낙하산이 초음속으로 팽창하는 장면을 촬영한다.

지상으로부터 8km 떨어진 지점에서 열차폐가 떨어져 나가고 로버를 향한 하향 카메라가 노출되면서 로버가 하강 스테이지에서 내려간 이후의 진행 과정을 녹화하기 시작한다. 이후 로버는 뒤쪽 덮개 및 낙하산으로부터 낙하해 이탈하다. 이후의 하강은 ‘SkyCrane’이라고 부르는 로켓 추진 하강 스테이지에서 관리한다. 상향 카메라와 마찬가지로 또 다른 하향 카메라도 녹화를 시작하면서 로버가 표면에 착륙하면서 역사적인 탐사 임무를 시작하는 순간을 포착한다.

큐리오시티(Curiosity) 로버도 유사한 EDL을 겪었다. 퍼서비어런스의 착륙 과정을 이해하려면 착륙의 난제를 보여주는 이 NASA 동영상을 확인한다.

4개의 낙하산 하강 스테이지 카메라가 뒤쪽 덮개 및 하강 스테이지와 함께 떨어져 나간다. 로버의 상향 및 하향 카메라는 부착된 상태로 유지되지만, 엔지니어들은 화성의 혹독한 극한 온도에서 오래 버틸 것으로 예상하지 않다. 그러나 그때는 이미 전례 없는 우주선 착륙 장면을 포착한 후일 것이다.

카메라가 우주에서 작동하도록 설계되지 않았을지라도 카메라 제조 및 공정 관리의 품질에 대한 FLIR의 헌신으로 인해 NASA에서는 자신들이 평가한 샘플이 실제로 비행한 장치를 대표할 것이라고 확신하게 됐다. 플리어의 머신비전 카메라는 열악한 산업용 환경에서도 하루 24시간 연중 내내 작동할 수 있도록 설계 및 테스트 됐지만, 중력 및 온도의 절댓값이 0인 상황에서 테스트할 기회는 얻지 못했다. 외계 테스트 기회를 제공 해준 NASA에 감사하다. 착륙 장면을 지구로 다시 전송하는 데는 몇 주의 시간이 소요될 수 있다. NASA에서는 초당 12~75개 영상의 프래임률로 휴대폰 촬영 장면에 유사한 형식을 통해 총 2만5,000여 개의 영상을 녹화할 것을 기대하고 있다. 영상이 도착하면 우주선이 화성에 착륙하는 최초의 실제 장면을 볼 수 있게 된다.

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