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Nov 28, 2023

화성 큐리오시티 로버의 눈

2012년 8월 6일, 화성 큐리오시티 탐사선이 화성 바닥에 성공적으로 착륙했습니다.

2012년 8월 6일, 화성 큐리오시티 탐사선은 화성의 게일 분화구 바닥에 성공적으로 착륙했습니다. 큐리오시티 로버는 팔을 제외하고 길이가 3미터(10피트), 폭이 2.7미터(9피트), 높이가 2.2미터(7피트)인 소형 SUV 정도의 크기입니다.

화성 과학 연구소(Mars Science Laboratory)는 캘리포니아주 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology) 산하 제트추진연구소(JPL)에서 NASA를 위해 관리하고 있습니다. JPL은 화성 지형에서 최대 65cm(25인치) 높이의 장애물을 굴러가고 하루 최대 약 200m(660피트)까지 이동할 수 있도록 Curiosity를 설계했습니다.

이전 탐사선과 달리 Curiosity는 암석과 토양 샘플을 수집하고 처리한 후 분석 장비가 장착된 내부 테스트 챔버에 배포하는 장비를 운반합니다. 초기 화성 탐사 로버와 유사하게 Curiosity는 6륜 구동, 로커 보기 서스펜션 시스템, 마스트의 스테레오 내비게이션 카메라, 저속 스테레오 위험 방지 카메라를 갖추고 있습니다.

로버가 위험한 화성의 지형을 성공적으로 통과할 수 있도록 하기 위해 NASA 엔지니어들은 성공적인 안내 기능을 제공하는 센서를 로버에 장착했습니다. 큐리오시티 로버의 "눈"은 로버에게 주변 환경에 대한 정보를 제공하는 카메라와 도구입니다. 로버에는 17개의 눈이 있습니다. 4쌍은 위험 회피용입니다("Hazcam"). 두 쌍은 내비게이션용입니다("Navcam"). 4개는 과학 사진 및 탐사용입니다. 하나는 하강 이미저입니다.

Curiosity의 Navcam 및 Hazcam용 CCD(Charged Couple Device) 이미지 센서는 이전 Spirit 및 Opportunity 탐사선과 마찬가지로 Teledyne DALSA의 퀘벡주 Bromont 반도체 주조소에서 제작되었습니다. 위험 회피 카메라는 로버의 각 모서리에 설치되며 3D 입체 내비게이션 카메라는 로버 카메라 마스트의 일부입니다. Hazcam과 Navcam은 함께 작동하여 지형에 대한 보완적이고 포괄적인 보기를 제공합니다. 각 카메라에는 용도별 광학 장치 세트가 있습니다.

Curiosity의 전면 및 후면 Hazcam에는 어안 렌즈가 있어 탐사선이 넓은 지형을 볼 수 있습니다. 약 120도의 시야를 갖춘 로버는 Hazcam 이미지 쌍을 사용하여 전방 3m(10피트)까지의 지형 모양을 13피트가 넘는 "쐐기" 모양으로 매핑합니다. (4m) 가장 먼 거리에서 폭.

인간의 눈과 달리 Hazcam은 로버 본체에 직접 장착되어 독립적으로 움직일 수 없기 때문에 카메라는 양쪽에서 넓은 시야 범위를 가져야 합니다. Hazcam은 지상 운영자가 차량을 운전하고 로봇 팔을 작동하는 데에도 사용됩니다.

로버의 돛대에 장착된 흑백 Navcam 카메라는 가시광선을 사용하고 바퀴 근처 지상의 파노라마 3D 이미지를 수집합니다. 내비게이션 카메라 장치는 각각 45도 시야각을 갖춘 스테레오 카메라 쌍입니다. 과학자와 엔지니어는 이미지가 근처 암석이나 기타 장애물에 대해 알려주는 내용을 기반으로 표면 탐색 계획을 세웁니다. Navcam은 온보드 장애물 감지에도 사용됩니다. Navcam은 Hazcam과 협력하여 지형에 대한 보완적인 시야를 제공합니다.

엔지니어링 카메라 외에도 Curiosity는 잠재적인 과학적 목표를 찾기 위해 과학 페이로드 카메라를 운영합니다. 이들은 추가 분석을 위한 잠재적인 표적을 식별하는 데 사용되는 마스트 카메라, 팔에 장착된 화성 핸드 렌즈 이미저, 원격 현미경 이미저입니다. 후자의 두 이미저는 과학 대상의 질감과 특징에 대한 소규모 관찰을 제공합니다.

1990년대 후반과 2000년대 초반에는 고성능 CCD 이미지 센서가 흔하지 않았습니다. 제트 추진 연구소는 설계, 패키징 및 테스트 전문 지식을 보유하고 있었지만 응용 분야에 적합한 맞춤형 CCD 이미지 센서를 구축하기 위해 웨이퍼 파운드리를 찾고 있었습니다.

프로세스 측면에서 Teledyne DALSA 엔지니어는 안정성에 대한 위험을 감수하지 않고도 고성능 CCD를 얻을 수 있을 만큼 충분한 혁신을 통해 보수적이고 단순한 접근 방식을 취했습니다. 예를 들어, 최소 피처 크기가 한계까지 밀리지 않았으며 잠재적인 신뢰성 문제를 피하기 위해 일부 레이어에 대한 재료 선택이 이루어졌습니다. CCD는 강력한 기술이고 우주 여행에 적합하기 때문에 선택되었습니다. CCD는 뛰어난 이미지 품질로 잘 알려져 있으며 속도보다 품질이 더 선호되는 경우가 많습니다.