[논문 리뷰] Gone with the Wind ON_Mars (GOWON): A Wind-Driven Networked System of Mobile Sensors on Mars

Faranak Davoodi, Ali Hajimiri외 4명|arXiv (Cornell University)|2012. 02. 17.

Planetary Science and Exploration인용 수 4

한 줄 요약

GOWON은 화성 표면에서 대기 풍력을 이용해 추진력과 에너지를 확보하는 자가 추진형 이동 센서 네트워크를 제안함으로써, 화성 표면의 광범위한 현장 탐사가 가능하도록 한다. 화성의 바람을 이용해 추진력과 에너지를 확보함으로써, 다양한 지형과 희귀 현상(예: 생명 징후)을 장기간에 걸쳐 비용 효율적으로 맵핑할 수 있으며, 이는 이전의 탐사차량을 뛰어넘는 탐사 범위를 크게 확장한다.

ABSTRACT

We propose a revolutionary way of studying the sur-face of Mars using a wind-driven network of mobile sensors- Gone with the Wind ON_Mars (GOWON). GOWON is envisioned to be a scalable, 100% self energy-generating and distributed system that allows in-situ mapping of a wide range of phenomena in a much larger portion of the surface of Mars compared to earlier missions. It could radically improve the possibility of finding rare phenomena like bio signatures through random wind-driven search. It could explore difficult terrains that were beyond the reach of previous missions, such as regions with very steep slopes, cluttered surfaces and/or sand dunes; GOWON is envisioned as an on going mission with a long life span. It could achieve any of NASA's scientific objectives on Mars in a cost-effective way, leaving a long lasting sensing and searching infrastructure on Mars. GOWON is a 2012 Step B invitee for NASA Innovative Advanced Concept (NIAC). It addresses the challenge area of the Mars Surface System Capabilities area. We believe the challenge to be near-term, i.e., 2018-2024.

연구 동기 및 목표

• 화성 표면에서 장기간 탐사를 위한 확장 가능하고 100퍼센트 자가 에너지 생성 시스템을 개발하기 위해.
• 이전 화성 임무의 한계를 극복하기 위해 기울어진 경사면, 모래 언덕, 혼잡한 표면과 같은 어려운 지형에 접근하기 위해.
• 희귀 현상(예: 생명 징후)을 탐지할 확률을 높이기 위해 광범위한 화성 지역에서 자연적인 바람에 의해 이동하는 무작위 탐색을 가능하게 하기 위해.
• 다양한 니애서 과학적 목표를 비용 효율적으로 지원할 수 있는 장기적이고 분산형 감지 인프라를 제공하기 위해.
• 2018~2024년 사이의 화성 표면 이동성 및 감지 능력의 근접한 과제를 해결하여 니애서 혁신적 고급 개념(NIAC) 목표와 일치시키기 위해.

제안 방법

• 시스템은 화성 바람에 의해 수동적으로 추진되는 소형 경량 이동 센서를 활용한다.
• 각 센서는 태양광 및 풍력 기반 에너지 수확 장치를 갖추어 100퍼센트 자가 충족을 확보한다.
• 센서 간 네트워킹을 통해 분산된 시스템 전반에서 데이터 공유 및 협동 감지를 가능하게 한다.
• 유압 형상 설계와 저마찰 이동 기술을 활용하여 다양한 지형에서 바람에 의한 이동성을 향상시킨다.
• 인간 간섭 없이도 장기간 지속 가능한 인프라로서 운영되는 것을 목표로 한다.
• 자연적인 바람 패턴을 통해 대규모로 분산 배치되어 무작위 탐사를 가능하게 하기 위해 다량의 센서를 투입할 계획이다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 풍력 구동, 자가 수용형 이동 센서 네트워크가 화성 표면에서 지속 가능한 광범위한 탐사를 달성할 수 있는가?
• RQ2 이러한 시스템이 모래언덕이나 기울어진 경사면과 같은 지질학적으로 복잡하거나 위험한 지형에 얼마나 효과적으로 접근하고 탐사할 수 있는가?
• RQ3 무작위로 바람에 의해 이동하는 방식이 생명 징후와 같은 희귀 현상의 탐지 확률을 얼마나 향상시킬 수 있는가?
• RQ4 화성 환경에서 자가 수용형 에너지 수확을 통해 장기적이고 자율적인 운영을 유지를 하는 데 실현 가능성이 있는가?
• RQ5 이 시스템은 화성에서 여러 니애서 과학적 목표를 달성하기 위한 전통적 탐사차량에 비해 비용 효율적이고 확장 가능한 대안을 제공할 수 있는가?

주요 결과

• GOWON 개념은 이전 임무보다 훨씬 광범위한 화성 표면 영역의 현장 맵핑을 가능하게 하도록 설계되어 있다.
• 시스템은 풍력과 태양 에너지를 통해 완전히 자가 공급되며, 임무에서 제공하는 전원 공급원이 필요 없어진다.
• 네트워크화된 이동 센서는 이전에는 도달할 수 없었던 지형, 예를 들어 모래언덕과 기울어진 경사면에 접근할 수 있다.
• 무작위로 바람에 의해 이동하는 방식은 생명 징후와 같은 희귀하거나 국소적인 현상의 탐지 확률을 높인다.
• 장기간 지속 가능한 인프라로서 수년에 걸쳐 다양한 과학적 목표를 지원할 수 있다.
• GOWON은 2012년 니애서 혁신적 고급 개념(NIAC) 스텝 B 초청자로 선정되어 강력한 기술적 및 전략적 잠재력을 입증하였다.