1부 : https://www.ilbe.com/view/11272991316

 


저번에 1부와 2부 텀이 너무 길어 집중도가 떨어진다고해서
미리 작성해놓고 한번에 올린다 게이들아!




인류가 음속 그 이상의 속도를 연구할때

기존의 엔진으로는 구조적 한계가 있다는걸 알았다
 



제트엔진은 엔진 입구에서 더 많은 공기를 얻기위해 압축 팬으로 공기를 압축시켰지만

비행기가 음속을 돌파하고 그 이상으로 더 빨라지면

속도가 워낙 빠르기 때문에 엔진 앞부분의 공기가 찌그러져서 압축이 돼버려

오히려 앞쪽의 압축팬이 공기압축을 방해하게 된다





응?? 압축팬이 공기압축을 방해한다고?




그럼 필요없는거 그냥 떼버리면 되는거아냐??



 

그래서 이 압축팬을 떼어버리고 압축팬을 구동시켜주는 터빈도 버린 엔진이

바로 '램제트 엔진' 이다

마하 그 이상의 속도에서는 공기가 자연스레 찌그러져

속도 그 자체가 압축팬 역할이 된다




 

그래서 일반 항공기와 전투기의 엔진 모양이 다른것도 이 이유이다

램제트엔진은 그 원리 특성상 마하 이상의 속도에서만 효율이 나오기 때문에

아음속 비행에서는 사용하지 않는다




 

음... 여기서 조금더 효율을 늘린다면 우주도 가능할거 같은데..

노즐을 좀더 좁게 만들어볼까??..





 

확산 노즐

원래 노즐이란 관로를 좁게해서 발사되는 유체속도를 증가시켜서

앞서 말했던 유체가 가지는 힘(mv) 을 증가시켜 줄수있다

예를 들어 설명하자면 입을 오므려 바람을 불면 센 바람이 나가고

입을 벌려 똑같이 바람을 불면 바람이 약하게 나가는 원리이다

그런데 문제는 노즐을 더 작게 만들어 유체의 속도를 증가시킬수 있긴한데

어느 지점부터 음속에서 더 이상 올라가지가 않았다

그렇게 한계에 직면하나 싶었는데

스웨덴의 한 공학자가 발견을 하게됨





노즐을 작게 만들어도 마지막 부분에서 크게 확장시켜주니까

유체가 팽창하면서 음속을 뚫어버리더라

그래서 나오게 된 확장형 노즐 일명 '로켓 노즐'



 

이 로켓 노즐로 같은양의 연료로 더 큰 추력을 가질 수 있게 되었다

이제 이론은 구축됐다 ! 이제 추진문제만 해결하면 된다 !

로켓공학의 시작.




 

이제 우주로 올라선 인류.

태양계에서 가장 가까운 달로 눈을 돌린다.

지구와 달 사이의 거리 . 384,400km



 

빛으로도 1초 이상 걸리는 거리

1961년 5월 25일





존 F. 케네디 : 달 표면에 성조기를 꽂겠다 !



 

그러나 어떻게 달까지 갈 것인가, 고질적인 연료문제.

제 1 우주속도로 우주선을 궤도로 올려놓는것만 해도 힘들었으며

달에 착륙시 역추진 엔진 연료, 다시 달 궤도로 올라올 추진연료를 생각하면

앞길이 막막하다..

그때 등장한 아이디어.




 

일명 플라이바이 또는 스윙바이

우주공간에는 각 천체들의 중력들이 서로 작용하면서 복잡한 흐름을 만들어내는데

물체가 그 흐름을 지나면서 가속이 될 수도, 방해를 받을 수도 있다





이 중력의 지름길을 '우주의 고속도로' 라고 불렀고



 

이렇게 공학자들은 다른 행성의 중력, 달의 중력을 이용해

적은 연료로도 큰힘을 들이지 않고 우주를 항해할 수 있는 방법을 알게 되었다

뿐만 아니라 달을 넘어서 다른 태양계 행성으로 항해할때도

이렇게 중력 지름길을 계산하게 되었지.



 

1969년 7월 16일 플로리다 주 케네디 우주센터에서 발사된 아폴로 11호

1969년 7월 20일 불과 3일만에 닐 암스트롱은 달 표면에 발자국을 찍게 된다.

평균속도 : 15,804km/h 약 마하14




보이저 1호가 찍은 지구사진

 

이렇게 인류는 달에 성공적으로 도착했지만

아직까지도 우주여행에 대해서는 아기 걸음마 수준이라고 할수밖에 없다

오히려 기술이 발전하면서 발견한

상상도못할 거대한 우주의 크기에 앞길이 막막하기만 하지

지금까지 인간의 이동을 봐왔지만

이제 한번 미래도 예측을 좀 해볼까 ?

한번쯤은 이런 생각도 모두들 해봤을거야





언젠가는 이 지구를 탈출할 수 있을까 ?



현재 지구와 가장 가까운 항성계는 프록시마 센타우리

약 4.244광년
 



빛의 속도로 달려도 4년이 걸리는데

우리는 지금 빛의 0.001%의 속도에도 도달하지 못했다



 

인류가 언제까지 살아남을지는 모르지만

46억년 뒤에는 지구를 떠날수밖에 없다

그때쯤 되면 수명이 다해 팽창한 태양에 지구가 녹아 없어지기 때문이지

그렇다면 인류는 이를위해 어떤 대비책을 준비하고 있을까 ?

1. 이민선 , 우주 식민지



 

첫번째는 거대한 이민선을 타고 시간이 수천년, 수억년이 걸리든 우주를 항해하며

새로운 지구형 행성을 찾아나서는 거야

베르나르 베르베르의 소설 '파피용' 의 소재가 되기도 했지

사람들을 다 냉동시켜 재워놓고 도착해서 깨우던지,

아니면 이민선이나 우주식민지에서 생활을 하며 이동해야 할거야

2. 태양광 돛



 

말했다시피 미래에 아무리 연료 효율이 좋아져도

수백광년 거리의 항성간 항해를 하기 위해서는 외부에서의 에너지 공급이 필수적이야.




 

태양광 돛 계획은 태양같은 항성의 광자가 가지는 에너지를 이용하여 이동하는 우주선이지

하지만 항성으로부터 멀어지면 멀어질수록 쓸모가 없어지고 태양광을 잘 모으기위해

엄청난 크기의 부수적인 기계들이 필요해

3. 핵추진 우주선



아마 지금의 인류 과학기준 수준에서 실현가능한 가장 쉬운 성간항법이야

오리온 프로젝트 (핵 펄스)
 


 

핵무기의 폭발력을 추진력으로 삼자는 아이디어지.

하지만 핵폭발의 추진력으로 항해하기 때문에 방사능의 위험도 있고

무엇보다도 핵폭발이다 보니 에너지가 전달되는 시간이 매우 짧아.

가속을 천천히 부드럽게 해줘야 선체에 충격도 주지않고

내부의 인류도 살아갈 수 있겠지?

4. 성간 램제트



앞부분의 고깔 모양의 자기장 토러스를 이용

우주에 널린 수소를 수집하여 에너지원으로 사용하는 방식이야

이론상으론 광속의 10% 이상 낼수있다고 하지만

여전히 기술적 문제가 많아




 

이런 방법들 말고도 수없이 많은 성간항법들이 존재하지

하지만 이번엔 좀더 다른방법의 이동도 생각해볼까 ?

지금까지 소개했던 성간항법들은

우리가 절대 무시하지못할 한가지 큰 공통적인 문제가 있는데

바로 뉴턴 운동법칙을 따른다는거야



 

작용반작용의 법칙에 의거,

분사하는 물질의 반작용에 의해 추진력을 얻는다는 공통점이 있지

바꿔말하면 기존의 방식들의 단점은 속도의 한계가 있다는것



광속도 불변의 법칙

누가 관측하더라도 빛의 속도는 변하지 않고

그 어떤것도 빛의 속도를 뛰어넘을수 없다.

그야말로 절대적인 법칙.

이처럼 작용반작용에 의한 에너지 전환 추진은 그 속도의 한계가

빛의속도 299,792,458 m/s 라는 구체적이고 완고한 한계를 가지고있어

그런데 문제는 먼 미래에도 가능할지 모르는 이 빛의 속도로 인류가 이동할수있다고 해도

우주의 시점에서 빛의 속도는 너무 느리다는거야




 

가장 가까운 달까지는 엄청 빠르게 도달하지만




화성부터는 광속으로도 약 3분이 걸리고



 

약 10만광년인 우리 은하를 횡단하는데

빛의 속도로 100000년이라는 세월이 걸린다는거지




 

물론 그 은하들도 관측가능한 우주에만 수천, 수만개가 있고 말이야

그래서 정말 인류가 성간이동다운 이동을 하기 위해서는

이 패러다임에서 벗어나야해

이런 이유때문에 인류는 이런 성간이동 이론도 생각하고 있어

5. 블랙홀-웜홀 워프



 

속도의 한계를 넘을 수 없다면 거리를 줄여버리자 !

블랙홀 워프이론은 강력한 중력을 가진 블랙홀 주변의 시공간이 뭉개지니까

그 뭉개지는 경계로 저 멀리 다른 공간과 웜홀로 연결되지 않을까 ? 에서 출발해

인터스텔라가 대표적인 예라고 할 수 있어



인터스텔라 웜홀 이동

하지만 아무리 공상이라도 저정도 공간도약을 하려면

이론적으로 출구쪽에 정보를 제공할 워프마커가 있어야해

우리가 아무리 최첨단 통신기기를 가지고 있어도

상대방이 수신기기가 없으면 안되는것처럼 말이야..

6. 알큐비에레 엔진




 

알큐비에레 이동은 중력엔진을 이용하여 공간자체를 일그러뜨려

앞으로 순간순간 연속적으로 워프를 하는거야



 

우주선의 엔진이 앞쪽에 있는 공간을 접고

뒤쪽에 있는 공간을 확장하는 방법으로

실질적으로 우주선은 별로 움직이지도 않고 이동하는거지





물론 아직까지는 상상만 할 뿐이야



 

어떤 방법이 사용될지는 궁금하지만 크게 걱정은 되지않아

우린 언제나 답을 찾을거거든 !

읽어줘서 고맙다 .