장거리 우주여행을 하기위하여 해결 해야 할 12가지 문제점

왜 우주선을 타고 별들을 향해 여행하는 것이 불가능한지 12 가지 이유라는 내용의 글을 읽어 보았다.

원문의 출처 는 Encyclopedia 라고 하는데 링크가 깨져 있어서 찾을 수 없었다. 다만 번역 되어 있는 글을 볼 수 있었는데 번역 하신 분들은 "IT사역위원회" 라고 하신다.

이 글을 거꾸로 생각해 보면 12가지 문제를 해결하면 어느정도 우주여행의 실마리를 찾을 수 있다는 이야기가 된다. (자아 이제 하나씩 살펴보자) ^^

1. 신체의 악화 (Deterioration)
   • 문제점: 중력이 없는 상태에서 오래동안 있으면 몸이 약화된다.
   • 실마리: 가속과 감속에 필요한 가속압력을 이용한다.
2. 낡아짐과 고장 (Wear and Breakdown)
   • 문제점: 오래 동안의 우주선 가동으로 장비가 낡아져 고장이 생긴다. (15년간의 가동으로점도 다양한 문제점이  있었음)
   • 실마리:  계속 개선되어야 할 사항이고, 이에 따른 우주여행의 시간에 제약이 따름. (중간 기착지 필요)
3. 방사능 위험 (Radiation Hazards)
   • 문제점: 우주공간에 존재하는 고에너지 입자(X-ray,Cosmic rays ... )들이 사람에게 문제가 됨.
   • 실마리: 자기장이나 차폐막과 같은 구조물 아래 중앙 부분에 거주공간이 존재하여야 할 필요가 있음.
4. 유성들 (Meteoroids)
   • 문제점: 크거나 작은 물체에 충돌할 가능성이 매우 높다.
   • 실마리: 이 문제 때문에 보다 정밀한 관측 장치 및 "소규모 방해물 요격장치" 회피장치 등이 필요하다.
5. 가능성 없어 보이는 수리작업 (Repairs Unlikely)
   • 문제점: 100년 이상 걸리는 여행에 심각한 고장이 일어난다면 수리는 불가하다.
   • 실마리: 2번 문제와 더불어 이러한 문제 때문에 우주선을 높은 속도 까지 가속하여 운항시간을 단축 하여야 하며, 중간 기착지가 필수 적이다. 가능하면 단거리 항행 쪽이 유리하다.
6. 멀미 (Motion sickness)
   • 문제점: 원심력에 의한 중력 유지는 코리올리의 효과(Coriolis effect) 때문에 심각한 멀미를 유발 할 수 있다. (신체적인 혼란)
   • 실마리: 가속압력을 중력유지에 사용한다면 원심력에 의한 문제는 사라진다.
7. 공기오염 (Air Pollution)
   • 문제점: 작은 공간에서 100년 이상 온전한 환경의 균형을 유지하는 것은 힘들다.
   • 실마리: 이 또한 항행 시간을 단축 하는 방법과 생명유지 장치의 개선 밖에 방법이 없다. 광속에 가까운 속도까지 가속 하게 되면 상대적으로 우주선 안의 시간이 느려지게 된다.
     
8. 에너지 공급 (Energy Sources)
   • 문제점: 태양에너지를 쓴다고 하더라도, 에너지 문제는 해결되지 않는다.
   • 실마리: 태양에너지도 쓸수 있지만, 원자력 에너지와 같은 다른 에너지도 써야한다.
9. 사람들 사이의 분쟁 (Interpersonal Conflicts)
   • 문제점: 갇혀진 공간에서의 삶은 심각한 문제를 초래한다.
   • 실마리: 7번의 문제가 생물학적 문제라면, 9번의 문제는 사회적 문제이다. 문제해결의 실마리는 동일 할 것이다.
10. 너무도 광대한 거리 (Distances Too Vast)
    • 문제점: 가까이에 있는 10광년 거리의 별에 가더라도, 현재 기술로는 330년 에서 3만년 정도가 걸릴 것 이다.
    • 실마리: 광속에 가까운 속도 까지 가속하는 방법이 실용화 되기 전까지는 장거리 우주여행은 거의 불가능 한게 사실이다. 현재의 기술로는 이룰 수 없다.
11. 무선 통신 (Radio contact)
    • 문제점: 너무나 먼 거리 때문에 무선통신도 역시 어렵다.
    • 실마리: 광속보다 빠른 통신 속도는 불가능 하다. 중간기착지도 도착하기 전 까지는 통신 없이 항해하는 수 밖에 없다.
12. 가능성 없는 목적지 (Objective Unlikely)
    • 문제점: 한번의 여행으로 유용한 정착지를 발견하지 못한다면, 다른곳으로 갈 연료가 없다.
    • 실마리: 광속에 가까운 속도로 가속하는 방법이 있다면, 가장 가까운 별까지 왕복 하는 것이 가능해 진다면, 한발씩 전진하는 것은 가능하다.

여기까지 대충 살펴 보았는데, 장거리 우주여행의 가장 큰 문제는 그 광대한 거리에 따른 시간의 문제가 가장 심각하다. 장거리 우주여행을 위한 가장 기초적으로 해결되어야 할 일은, 약 5광년의 거리를 여분의 물자를 싫고 10년 안의 시간에 도착하여 물자를 내려놓고, 다시 10년안의 시간에 되돌아 올 수 있는 방법을 개발하는 것이다. 여기에는 적은 연료로 오랫동안 가속 할 수 있는 기술이나, 충분한 가속을 오래동안 유지할 수 있는 기술, 광속에 가까운 속도 까지 가속 할 수 있는 기술 등이 중요한 영역이 될 것이다.

우주선을 광속의 99% 까지 가속하는 방법이 가능하다면 12가지 중 절반 이상을 차지하고 있는 시간적인 문제(1,2,5,6,7,9,10)는 어느정도 해결이 가능하다. 약 5광년의 거리에 중간 기착지를 만들었다고 쳤을때 여기까지 도착하는 시간은 가속하는 압력에 따라 아래와 같이 계산 해 볼 수 있다.

압력	실제 5광년을 여행하는 시간	실제(상대) 가속시간	우주선 안의 상대적인 시간
1G	2194일, 6년	350일(278일)	766일 (가속감속 556일, 210일 무중력)
2G	2018일, 5.5년	175일(139일)	513일 (가속감속 278일, 235일 무중력)
3G	1960일, 5.3년	116일(93일)	429일 (가속감속 186일, 243일 무중력)
5G	1913일, 5.2년	70일(55일)	361일 (가속감속 110일, 251일 무중력)
10G	1878년, 5.1년	35일(28일)	310일 (가속감속 56일, 254일 무중력)
25G	1857일, 5.0년	14일(11일)	280일 (가속감속 22일, 258일 무중력)

급하게 계산해 보느라 틀렸을 수도 있지만 결과는 흥미로왔다. 급속한 가속을 할 경우 우주선 안에서 280일이 지나면  도착이 가능하다.  1G의 압력 이면 지구의 중력과 동일한 환경이 되는데, 약 2년의 항해시간 중에 6개월 정도는 무중력 하에서 보내게 된다. 이 정도의 환경이면 어느정도 우주여행을 할 수 있지 않을까? 문제는 광속의 99% 까지 안정적으로 가속 및 감속하는 기술이 될 것이다.

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