Lunar Exploration Employing a Quadruped Robot on the Fault of the Rupes Recta for Investigating the Geological Formation History of the Mare Nubium

4족 보행 로봇을 활용한 달의 직선절벽(Rupes Recta)의 단층면 탐사를 통한 구름의 바다(Mare Nubium) 지역의 지질학적 형성 연구

On the moon as well as the earth, one of the easiest ways to understand geological formation history of any region is to observe the stratigraphy if it is available, the order in which the strata build up. By analyzing stratigraphy, it is possible to infer what geological events have occurred in the past. Mare Nubium also has an unique normal fault called Rupes Recta that shows stratigraphy. However, a rover moving with wheels is incompetent to explore the cliff since the Rupes Recta has an inclination of 10° - 30°. Therefore, a quadruped walking robot must be employed for stable expedition. To exploration a fault with a four-legged walking robot, it is necessary to design an expedition route by taking account of whether the stratigraphy is well displayed, whether the slope of the terrain is moderate, and whether there are obstacles and rough texture in the terrain based on the remote sensing data from the previous lunar missions. For the payloads required for fault surface exploration we propose an optical camera to grasp the actual appearance, a spectrometer to analyze the composition, and a drill to obtain samples that are not exposed outward.

달이나 지구의 특정 지역의 지질학적 형성 과정을 이해하는 가장 쉬운 방법은 지층이 쌓이는 순서인 층서를 관측하는 것이다. 층서를 분석하면 과거의 지질학적 사건과 그 시기의 유추가 가능하다. 달의 바다 중 구름의 바다(Mare Nubium)에는 층서를 관측할 수 있는 Rupes Recta라는 기울기 10° - 30°의 단층 지형이 있으며, 이 지역의 여건상 바퀴로 움직이는 로버는 탐사가 불가능하기 때문에 원활한 탐사를 위해 경사로와 험지 이동도 무난히 수행 가능한 4족 보행 로봇을 사용해야만 한다. 4족 보행 로봇으로 단층면을 탐사하려면 층서의 구현정도, 지형의 경사도, 지형의 거친 정도인 석리(texture)와 장애물의 유무를 고려하여 탐사 경로를 설계할 필요가 있다. 본 논문에서는 기존 화성 탐사선들의 원격 탐사 자료를 활용하여 최적화된 탐사 경로 선정과정을 제시한다. 그리고 4족 보행 로봇을 활용한 단층면 탐사에 필요한 필수탑재체로 층서의 실제 형상을 촬영하고 구별하기 위한 광학카메라, 구성성분을 분석하기 위한 분광기, 지표에 노출되지 않은 시료를 얻기 위한 드릴로 이루어진 구성을 제안한다.