− 유인 우주선 오리온(Orion), 모델 기반 설계 활용한 GN&C(유도, 항법 및 제어) 시스템 사용하여 외우주 시험 비행 성공적으로 완료

테크니컬 컴퓨팅 소프트웨어 분야의 선도기업인 매스웍스(kr.mathworks.com)는 NASA(미국 항공우주국)에서 최근 성공을 거둔 오리온 우주선 시험 비행에 자사 소프트웨어가 활용되었다고 발표했다. 2014년 12월 5일 완료된 오리온 시험 비행은 지난 40여 년 동안 발사된 유인 우주선 중 최장거리 비행 기록을 세움으로써, 유인 우주선으로 외우주를 탐사하고 화성에 도달하기 위한 NASA의 노력에 커다란 의미가 된 것으로 평가받고 있다. 오리온에는 GN&C 시스템이 탑재되어 GPS 및 관성 센서를 통해 발사에서 착륙에 이르는 과정을 성공적으로 진행할 수 있었다. 이러한 GN&C 알고리즘은 매트랩(MATLAB) 및 시뮬링크(Simulink)에서 자동으로 생성된 코드를 사용해 개발되었다.

오리온의 GN&C 비행 알고리즘은 NASA, 록히드 마틴(Lockheed Martin), 드레이퍼 연구소(Draper Laboratory), 매스웍스 등 여러 기업의 협력으로 설계 및 개발되었으며, 이 과정에서 모델 기반 설계(Model Based Design)를 활용해 참여 기업들이 GN&C 알고리즘 및 비행 소프트웨어 개발을 동시에 진행할 수 있도록 지원했다. 우주선 및 컨트롤러의 시뮬링크 모델을 실행 가능한 사양으로 활용한 덕분에 엔지니어들은 비행 소프트웨어를 단일 모델로 설계, 검증 및 자동 생성할 수 있었다. 그 결과, GN&C 분석가들은 소프트웨어 개발자들의 해석이 필요한 문서 대신 실행 가능한 알고리즘 모델로 직접 작업할 수 있었다. 비행 소프트웨어 개발에 설계 및 분석 환경이 통합되면서 공동 연구팀은 문제를 조기 발견하여 해결할 수 있어 전체적인 개발 시간이 단축되었다.

기존 설계 프로세스와 오리온 GN&C 소프트웨어 개발에서 활용된 방식의 비교. 이미지 제공: NASA

드레이퍼 연구소의 NASA 팀 GN&C 통합 리더인 마크 잭슨(Mark Jackson)은 "오리온 우주선을 0.5마일의 낙하산 전개 목표 지점 내에 위치한 착수 지점으로 유도하기 위해서는 팀 전체가 엄청난 노력을 기울여야 했다."며, "팀에서는 드레이퍼 의 진입점 유도 알고리즘과 매트랩 및 시뮬링크 의 자동 코드 생성 기능을 결합하여 NASA의 착륙 유도, 항법 및 제어 목표를 충족할 수 있었다."고 설명했다.

매스웍스의 항공 우주 책임자 존 프라이드먼(Jon Friedman)은 "NASA의 화성 탐사에서 매스웍스가 중요한 역할을 할 수 있게 되어 기쁘게 생각한다.“며, "GN&C 알고리즘을 생성하고 매트랩, 시뮬링크 및 스테이트플로우(Stateflow)를 활용하여 폐쇄 루프 시스템을 시뮬레이션한 다음, 우주선에 사용될 C++ 코드를 자동 생성하여 이번 미션에서 품질을 크게 높이고 시간을 단축할 수 있었다."고 밝혔다.

매트랩 및 시뮬링크를 활용한 GN&C 개발 방법에 대한 자세한 내용은 “Accelerating NASA GN&C Flight Software Development”에서 확인할 수 있다. 또한, NASA 공식 홈페이지 내 Exploration: Beyond Earth 페이지를 참조하면 오리온 우주선 및 관련 프로젝트에 대한 세부 내용을 볼 수 있다.