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우주선

last modified: 2015-01-05 20:50:06 by Contributors

Contents

1. 우주에서의 이동수단
1.1. 개요
1.2. 추진방식
1.2.1. 스윙바이
1.2.2. 이온엔진
1.2.3. 핵추진 로켓
1.2.4. 그 외
1.3. 우주군
1.4. 미디어에서의 등장
2. 우주에서 날아오는 고에너지 방사선
3. 메탈슬러그 3 보스
4. 벤10 에일리언 포스에 등장하는 애완동물

1. 우주에서의 이동수단

1.1. 개요

宇宙船(spaceship), spacecraft.

우주공간에서 돌아다니라고 인간이 만든 물건 일체를 말한다. 인간이 탑승하건 안하건 관계없이 모두 우주선이라고 칭하므로, 우주 캡슐, 우주왕복선, 인공위성, 우주탐사 로봇(보이저 시리즈 같은) 등을 통틀어 부르는 말이 우주선이다.

지구 정지궤도에 진입한 인공위성조차도 광의적으로 우주선이라고 부르지만,[1] 유인 인공위성인 우주 정거장만은 우주선이라고 부르지 않는다. 예외인 셈.

최초의 우주선은 옛 소련이 1957년에 쏘아올린 스푸트니크 1호 인공위성. 그후 60년 가까운 세월이 흘렀지만 우주선을 만들고 발사할 수 있는 나라는 아직도 세계에 24곳밖에 없다. 유인 우주선의 경우 더 적어서, 미국, 러시아, 중국의 세 나라만이 그 노하우를 보유. 애당초 우주선 기술은 거의 전부 무기, 그것도 ICBM 기술로 전용될 수 있는 것인지라, 절대 다른 나라에게 이전해주는 법이 없다.

아래 나열된 가상의 우주선들이 대개 전투용인 반면, 현실의 우주선들은 전부 비전투용이다. 물론 군사용 인공위성이 많이 있지만 이들은 첩보용이고, 아직까지 진짜 공격용 우주선은 제작된 적이 없다.[2]

1.2. 추진방식

창작물의 우주선들은 온갖 SF적 초기술이 탑재되어 초광속 항행도 가능한 것들이 많지만, 현실의 우주선은 아직 화학 로켓 동력을 졸업하지 못하고 있는 상황. 태양풍을 추진력으로 이용하는 태양돛, 플라즈마 펄스를 추진력으로 삼는 플라즈마 로켓 등이 연구중에 있지만, 실용화는 멀기만 하다. 지구 궤도용 인공위성의 주 동력원은 태양전지이며, 원거리 우주탐사선의 동력으로는 핵 연료전지 등이 쓰인다.

게다가 지구상에서 건조된 우주선은 필연적으로 지구 중력을 벗어나기 위한 추력이 필요하기 때문에, 일단은 로켓의 신세를 질 수밖에 없다. 궤도 엘리베이터가 실현되기 전에는...

1.2.1. 스윙바이

화학로켓으로는 지구외 행성까지 가는데 충분한 속도를 얻을 수 없기 때문에, 멀리 날아가야 하는 우주선의 경우 스윙바이 라는 기술을 사용해 속도를 얻는다. 스윙바이란 우주선이 중력체(지구, 태양 등 중력을 갖는 천체들)를 향해 돌진하여 가속을 한 뒤, 그 주변을 빙글 돌면서 빠져나오며 한층 속도를 높이는 무동력 가속방법이다. 실제로 목성 탐사선이나 태양계 외곽까지 날아간 심우주 탐사선들 모두 스윙바이로 가속을 했다. 물론 마법 같은 게 아니고, 탐사선이 가속되는 만큼 행성의 공전 속도는 느려지는 엄연한 상대적 운동이다. 무거워 봤자 고작 수 톤에 불과한 탐사선에 비해 천체들의 질량이 너무나도 크기 때문에 전혀 계측할 수 없는 것 뿐.

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카시니 탐사선의 스윙바이 도해. 지구와 금성의 중력을 이용해 두차례 슬링샷 가속을 했다.

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주노 탐사선의 이동과정 역시 마찬가지다. 참고로 아직 이동 중... 가는데만 5년이다(...).

1.2.2. 이온엔진

연료를 이온화하여 분사하는 방식이다. 일반 화학 로켓에 비해 에너지의 효율이 수배 이상으로 극대화되어 단기간에 연료를 다 써버리는 화학 로켓과 달리 수십년 이상을 고갈없이 사용할 수 있다. 다만, 추진력이 너무 약해 대기권통과시에는 쓸 수 없다. 우주에서는 공기저항이 없어 추진력을 계속 유지할 수 있어 효율성과 함께 주목을 받고 있다. 또한 소행성대의 세레스 탐사선인 돈 탐사선은 스윙바이를 쓰기 어려워 이온엔진을 장착하고 있다. 더 자세한 내용은 이온 엔진 참고.

1.2.3. 핵추진 로켓

핵융합과 핵분열 두 가지 방식이 있다. 핵추진 방식을 활용하면 이론상 빛의 속도의 12%까지 낼 수 있어 항성간 탐사도 불가능한 수준은 아니어서 70년대초만해도 다이달로스계획 등 여러 핵추진 방식의 우주탐사계획이 있었으나, 발사 중 지구에서 폭발할 위험성 때문에 핵확산금지조약을 통해 핵을 이용한 우주탐사가 금지되어 모든 계획이 폐기처분되었다. 이러한 탐사는 안전하게 우주에 핵추진로켓을 올려놓는 방법이 나와야 가능해질 것이다.

1.2.4. 그 외

2014년에 획기적인 우주선 엔진을 만들 수 있다는 발표가 NASA의 이글웍스(Eagleworks) 연구팀에 의해 발표돼 물리학계가 술렁이고 있다. 연료 없이 전자기파 조작만으로 추진력을 얻는 새로운 우주선 엔진 실험에 성공했다는 논문을 발표한 것이다.## 전자기파 엔진을 만들어 우주선에 장착하면 화성까지 1주일 밖에 안 걸린다는 게 연구진들의 주장인데, 수백 년 간 인정돼 온 물리학 법칙을 거스르는 것이라 논란이 예상된다. 전자기파 항목을 참고할 것.

태양풍을 이용하여 돛을 만들어 탐사선을 움직이고자 하는 시도도 있다.

NASA의 이글웍스는 그 동안 이론상으로만 제기돼 왔던 워프 엔진이 생각보다 쉽게 현실화될지도 모른다며 연구 중이기도 하다.[3] 이 연구가 성공해 워프엔진을 만들면 지구에서 4.37광년 떨어져 있는 알파 센타우리까지 2주일 밖에 안 걸린다고. 흠좀무 이글웍스의 해롤드 화이트 박사가 이 연구를 이끌고 있다. 워프 항목을 참고할 것.

1.3. 우주군

우주선이 구성한 함대를 우주 함대라고 하나, 2013년 현재까지 우주함대가 구성된 적은 단 한번도 없다. 미국이 한꺼번에 우주왕복선 다섯척을 운용하던 시절을 무시한다면 말이지만 다만 우주군은 조직된 적이 있다.

1.4. 미디어에서의 등장

상술하였듯이 창작물에 등장하는 우주선들은 절대 다수가 전투용이다. 영화 "2001 스페이스 오디세이"에 등장하는 디스커버리나 "2010"의 레오노프 같은 우주탐사선, 또 "에일리언" 에 등장한 우주 화물선 노스트로모, 데드 스페이스이시무라 호, "이벤트 호라이즌"에 등장하는 워프항행 시험선인 이벤트 호라이즌 호, 드라마 파이어플라이레니티, 영화 인터스텔라 의 탐사선 인듀어런스 호가 예외이고, 나머지는 전부 우주 전함이나 우주 전투정. 인간의 공격성이 투영된 것이라 하겠다.

창작물에 등장하는 여러 우주선들은 현실적인 기술적 및 물리학적 제약에서 벗어나 우주를 마음껏 누빈다. "스타 트렉" 에 등장하는 우주선들은 반물질 엔진으로 구동되는 워프 추진기를 갖고 있어 광속의 몇곱절의 속도로 항행을 하며, 애니메이션 "우주 전함 야마토" 에는 워프 항법이라는 것을 구사해 수십 수백광년의 거리를 단숨에 뛰어넘는 우주선들이 나온다.
"은하철도 999" 애니메이션에 등장하는 은하철도 열차들은 "공간 실드" 로 차폐된 궤도 위를 달리는데, 이 공간 실드 안에서는 빛의 속도가 물체의 운동속도에 아무런 제약을 주지 않는다... 즉 광속의 100배건 1000배건 엔진 출력만 넉넉하다면 얼마든지 가능하다는 것.

항성간 항행, 즉 다른 항성계로 향하는 우주여행은 아직까지는 SF의 영역이지만, 항성간 행행이 가능한 우주선들을 따로 칭하여 스타쉽, 혹은 스타크래프트라고 부른다. (반면 태양계 안에서만 항행하는 우주선은 그냥 스페이스쉽이나 스페이스크래프트로 부르는 것이 일반적.)

공간 도약이나 워프 등 초과학적인 초광속 이동을 할 수 있으면 스타쉽이고, (초과학적인 이동수단을 쓰더라도) 초광속 이동을 못 하면[4] 스페이스쉽으로 분류하는 경우도 간혹 볼 수 있으나, 이는 엄밀히 말하면 틀린 분류법이다. 초광속은 커녕 이론적인 최고속도가 광속의 10% 정도인 버사드 램젯 우주선[5]이나 대달로스 프로젝트[6] 우주선들도 다른 항성계까지 여행이 가능하기 때문에 스타쉽이라 불리는 것을 봐도 알 수 있다. 애당초 스타쉽이라는 단어의 정의가 "항성간 우주선(interstellar spaceship)"이지 "초광속 우주선(faster-than-light spaceship)"이 아닌 것만 보아도 알 수 있다. (스타쉽의 정의에 관한 위키피디아 페이지: http://en.m.wikipedia.org/wiki/Starship 영문이다.)

2. 우주에서 날아오는 고에너지 방사선

宇宙線 (Cosmic Ray)

우주에서 날아오는 고에너지 입자로 된 방사선. 먼 우주에서 일어난 초신성 폭발 등이 원인인 것으로 추정된다. 알파선, 감마선 등도 있지만 90% 이상은 단일 양성자로 되어 있다. 개별 입자의 에너지는 모두 제각각이지만, 에너지가 높은 입자는 하나에 대략 10의 20제곱 전자볼트 정도의, 상상하기 어려운 수준의 고에너지를 가지고 있다.[7] 세계에서 가장 큰 입자가속기인 LHC에서 양성자를 가속해도 7테라(10의 12제곱)전자볼트 정도의 에너지를 주는 것이 한계라는 것과 비교해 보자.

태양풍지구자기장이 지구로 날아오는 우주선의 강도를 상당히 낮추는 것으로 알려져 있으며, 우주선은 최종적으로는 대기중의 공기분자와 충돌하여 반응하므로 지표면에서의 우주선의 강도는 매우 약하다. 우주선이 대기중의 질소 원자와 충돌하면 탄소동위원소인 탄소-14를 만드는데, 이는 고고학에서의 연대측정에 사용된다.

아폴로 계획을 부정하는 음모론 중에, 1의 우주선을 쏘아올리면 앨런대에서 2의 우주선을 폭격을 맞게 되는데 그 방사능을 막으려면 70년대 기술로는 어림도 없는 정도의 방사능 차폐장갑 떡칠이 필요하다면서 인류의 달 착륙을 부정하는 음모론이 있다. 그리고 사람이 우주에서 영구 거주할 수 있는 기지를 현대 기술력으로 못 만드는 이유가 바로 이 우주선 때문이라는 "썰"도 있다.

2014년 7월 초고에너지 우주선이 큰곰자리의 북두칠성 근처에서 생성된다는 사실이 밝혀졌다.# 2008년부터 5년간 초고에너지 우주선 72개를 분석해 보니 그 중 19개가 그곳에서 나왔다는 것. 이 연구 결과는 초고에너지 우주선이 특정 지역에서 형성됐음을 의미한다고 한다. 덤으로, 여기서 말하는 초고에너지란 300 엑사전자볼트(줄로 치면 50줄)의 에너지를 가진 입자를 말하는 것으로, 에너지 크기가 너무 OMG스러워 이름도 OMG 입자라고 불린다.

역시 2014년 7월에는 한국 연구진이 개발한 '대형 실리콘 전하량 검출기'가 국제우주정거장(ISS)에 설치돼 NASA의 우주선 관측 프로젝트에 활용된다는 소식이 전해졌다.# 이 장치는 우주선의 성분을 정밀 측정하게 된다. 이것은 대형 우주 프로젝트에 한국이 중요한 역할을 맡게 된 첫 사례라고 한다.

2014년 10월에는 스마트폰으로 위의 OMG 입자를 측정하는 CRAYFIS 프로젝트가 발족되기도 하였다. 카메라의 CMOS센서를 기반으로, 이 OMG 입자가 CMOS를 때릴때 나오는 노이즈를 분석하여 서버로 보내는 형식으로 안드로이드 / 아이폰 앱은 개발중이라고 한다.

4. 벤10 에일리언 포스에 등장하는 애완동물

줄리 야마모토가 기르는 업그레이드의 더빙판 이름
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  • [1] 엄밀히는 spacecraft의 경우. 비행기와 항공기의 차이와 유사하다고 보면 된다.
  • [2] 우주 공간에서의 전투를 상정한 공격용 우주선 폴류스의 스키프-DM이 제작된적은 있었다. 다만 이경우엔 시험용이라 비무장이었기 때문에 '진짜' 공격용 은 아닌셈.
  • [3] 만약 이 연구가 실패하더라도, 연구 과정에서 이와 연동된 여타의 각종 연구가 이뤄질 것이기 때문에 삽질은 아니다. 워프 기술 개발에는 실패하더라도 부산물로 쓸만한 다른 연구 결과를 얻을 수도 있다.
  • [4] Reactionless Drive라고 연료 없이 추력을 얻을 수 있는 엔진이 SF 계열에서 많이 나오는데, 이걸 쓰는 함선 중에서도 초광속 이동을 못 하는 함선이 많이 등장한다.
  • [5] 전진과 함께 선수부의 램스쿱으로 우주공간의 수소원자를 포집하여 연료로 사용하며 항해하는 이론적인 스타쉽. 연료 걱정이 없어 계속 가속이 가능하다.
  • [6] 선미부의 쉴드 뒤에서 핵폭탄을 폭발시켜 그 반동으로 전진하는 무식한 우주선. 이론적으로 광속의 12% 정도까지는 가속이 가능하다고 한다.
  • [7] 1줄(J)이 대략 1.6 * 10의 19제곱 전자볼트 정도이니 대충 10J정도의 에너지를 가진다고 생각하면 되겠다. 1kg짜리 물건을 1m 높이에서 떨어트렸을 때 운동에너지가 대충 10J정도 되는데, 그 에너지가 입자 하나에 담겼다고 생각해보자.
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