광고 창닫기

광속 우주여행···"먼지에 부딪혀도 우주선 파괴"

티엠 황 천문연 박사팀, 초고속 우주선 위험성과 보호 위한 이론 제시
지난해 4월 억만장자 유리 밀너와 물리학자 스티븐 호킹, 페이스북 공동설립자 마크 주커버그는 태양의 이웃 별인 알파 센타우리까지 초소형 나노 우주선을 보내는 '스타샷 프로젝트(Breakthrough Starshot Mission to Alpha Centauri)'를 시작해 우주여행의 신호탄을 알렸다. 광속의 20%까지 가속해 20년 이내에 알파 센타우리까지 도착하는 것이 목표다.

오는 2020년을 목표로 많은 과학자들이 머리를 맞대 위 프로젝트를 현실화시키기 위해 노력하고 있지만 아직까지 난제가 많다. 그런 가운데 국내 연구진이 천문학 이론을 통해 이를 안전하게 수행할 수 있는 방법을 제시했다.  

한국천문연구원(원장:한인우)은 티엠 황(Thiem Hoang) 박사팀이 최근 논문을 통해 광속으로 가는 초고속 우주선에 미세한 원자 충돌도 심각한 위험이 될 수 있다며 우주선을 보호하기 위한 구체적인 방법을 제안했다고 15일 밝혔다.

티엠 황 박사팀은 스타샷 프로젝트에서 제시된 광속 20% 속도 우주선의 경우, 우주공간에 있는 마이크론(micron, 1/1000 mm) 크기의 먼지입자나 무거운 원소의 원자들도 치명적인 위협이 될 수 있다는 것을 알아냈다.

연구팀에 따르면 우주공간이 고(高) 진공으로 알려져 있지만 완벽한 진공은 아니다. 따라서 먼지나 가스입자 등 성간물질이 존재한다. 성간가스는 평균 1입방cm 안에 한 개의 비율로 있으며, 수소나 헬륨 원자로 구성되어 있다. 

알파 센타우리까지 우주선 경로 분석 결과, 수소나 헬륨 원자는 대략 1018개가량으로 계산됐으며 이 중에서 약 1.3% 정도는 수소나 헬륨 외 무거운 원소들로 분포돼 있다. 먼지의 경우 대략 105개 정도 존재하는 것으로 추정됐다.  

입자들의 충돌 에너지는 우주선 표면의 한 지점을 고온으로 빠르게 가열하며 손상시킨다. 빨리 이동하고 있다는 사실로 인해 발생하는 에너지 때문에 우주에 떠있는 원자나 먼지는 상대적인 충돌체로 여겨진다. 

이에 따라, 연구팀은 알파 센타우리까지의 경로에 먼지입자와 가스 원자가 어떻게 분포되어 있는가를 분석한데 이어 입자들이 우주선 표면을 얼마나 손상시킬 수 있는지를 계산했다.

그 결과, 적은 분포라도 무거운 원소의 원자의 경우 우주선 표면을 0.1mm 깊이까지 손상시킬 수 있으며, 우리 눈에 보이지 않는 작은 먼지입자도 우주선의 표면을 1mm까지 서서히 침식시킬 수 있다는 사실도 알아냈다. 또 매우 드물기는 하지만 머리카락 굵기 정도의 15마이크론 이상의 먼지입자가 초소형 우주선에 충돌하면 우주선 전체가 파괴될 가능성도 있다.

이를 해결하기 위한 방안으로는 ▲원통형이나 직육면체 등과 같이 우주선 진행 방향의 단면을 작게 만들어 우주 먼지로부터 피해 최소화 ▲그래핀과 같이 녹는점이 높고 강한 소재로 얇은 차폐막을 이중 제작 등 초소형 우주선을 보호하기 위한 방법들이 제시됐다.
 
티엠 황 박사는 "광속으로 우주여행을 할 때 고려해야 할 사항을 천문학적인 관점으로 분석한 것"이라며 "이 연구 결과가 가까운 미래 우주선을 설계하는 데 기여할 수 있기를 기대한다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 천체물리학저널(The Astrophysical Journal)에 지난 1일자로 게재됐다. 

먼지로 인한 손상을 줄이기 위해 연구팀이 제안하는 우주선 디자인.<자료=한국천문연구원 제공>먼지로 인한 손상을 줄이기 위해 연구팀이 제안하는 우주선 디자인.<자료=한국천문연구원 제공>

초소형 우주선이 고속으로 먼지입자와 충돌했을 때 예상되는 표면의 현상.<자료=한국천문연구원 제공>초소형 우주선이 고속으로 먼지입자와 충돌했을 때 예상되는 표면의 현상.<자료=한국천문연구원 제공>
강민구 기자의 다른 기사 더보기
독자의견
선거운동기간(2017.04.17~2017.05.08)동안 정당후보자에 대한 지지 또는 반대의 글을 게시하고자 할 경우에는 게시물을 '실명등록'하셔야 합니다. 실명확인된 글은 작성자가 파란색으로 표시되며, 실명확인되지 않은 선거관련 지지 혹은 반대 게시물은 선관위의 요청 또는 관리자의 판단에 의해 임의로 삭제될 수 있습니다.
* 본 실명확인 서비스는 선거운동기간 2017.04.17~2017.05.08 에만 제공합니다.
로그인 독자분들의 소중한 의견은 과학과 국민을 잇는 밑거름이 됩니다
0/ 300자