[비센의 재미있는 과학 이야기]

 

우주 공간에 떠 있는 1천 여대의 나노크래프트,

지구에서 4.3 광년 떨어진 알파 센터에 보낼 프로젝트 추진

스티븐 호킹 박사와 러시아 대자본가 유리 밀너, 공동으로 추진

 

지난 4월 12일, 세계에서 가장 유명한 이론 천체물리학자로 꼽히는 영국의 스티븐 호킹박사 (Stephen Hawking)와 러시아의 대자본가 유리 밀너(Yuri Milner)가 함께 미국 뉴욕에서 기자회견을 열고 새로운 개념의 우주탐사에 대한 야심찬 계획을 발표했습니다.

 

이 날은 1961년 소비에트 연방의 유리 가가린(Yuri Gagarin, 1934-1968)이 인류 최초로 우주 궤도비행을 성공한지 55주년이 되는 날이었습니다. “Breakthrough Starshot”이라고 명명된 이 프로젝트는 스마트폰보다 작은 크기의 초소형 탐사선들을 태양계에서 가장 가까운 항성계(star system)인 ‘알파 센타우리(alpha centauri)’에 보내는, 말 그대로 공상 과학영화에서나 가능할 것과 같았던 일을 실현시키기 위한 연구입니다.

 

‘알파 센타우리’는 태양계와 같은 항성계로 지구에서 가장 가깝다고는 하지만, 지구로부터 약 4.3 광년 떨어진 곳에 위치하는 항상계입니다.

 

1 광년이란 빛의 속도( 300,000 km/s)로 1년동안 갈 수있는 거리를 나타내는 단위인데, 4.3 광년이라는 거리는 현존하는 가장 발달된 로켓으로 간다고 해도 약 3만 년 정도의 시간이 걸리기 때문에, 인류가  탐사선을 보낸다는 것은 불가능하다고 생각되어 오던 머나먼 거리입니다.

 

그런 곳에 탐사선을 보내겠다는 것은 아마도 스티븐 호킹정도의 저명한 박사가 직접 기자회견에서 설명을 한 것이 아니라면, 사실상 믿기 힘든 발표였을 것입니다.

 

기자회견에서 발표된 그들의 아이디어는 우선 ‘나노 크래프트(nanocraft)’라고 명명된 스마트폰정도 크기의 초소형 탐사장치를 약 천개 정도 만든 후 일반적인 우주선에 실어서 대기권밖으로 쏘아올립니다.

 

지구 중력으로부터 충분히 자유로워진 거리, 약 100만 킬로미터 정도의 거리에 도달하면 마치 스타워즈의 모함에서 작은 소형비행기들이 나오듯이 천 여개의 나노 크래프트를 그곳에서 우주공간에 내려놓습니다.

 

손바닥만한 크기의 나노크래프트들은 그곳에서 바다에 뜬 수많은 요트들과 같이 돛을 활짝 펼치게 됩니다.

 

돛이라고 해도 워낙에 작은 크기이기 때문에, 연구진이 내놓은 프리젠테이션의 나노 크래프트는 어릴적 가지고 놀던 낙하산 장난감(작은 돌맹이나 군인 모형에 비닐로 된 낙하산을 매달아 놓은 장난감)을 연상시키는 그런 모습이었습니다.

 

이렇게 돛을 펼진 나노 크래프트에 지상으로부터 강력한 레이저를 쏘면, 레이저로부터 전달된 반발력에 의해 나노 크래프트를 원하는 방향으로 이동시킬 수 있으며, 이론적 계산에 의하면 나노 크래프트는 빛의 속도에 약 20 % 정도에 해당하는 속도로 이동이 가능하며, 약 20년만에 목적지인 알파 센타우리에 도착이 가능하다는 것입니다.

 

쉽게 말씀드리면, 티슈 한장을 살짝 던져놓고 아래에서 입김을 불어주면 티슈를 공중에 뜨게 할 수 있듯이, 레이저를 이용해서 나노 크래프트를 알파 센타우리까지 ‘후후’ 불어주겠다는 계획인 것입니다.

 

천 여대를 한꺼번에 쏘아 올리는 이유는 우주에 있는 작은 파편들과의 충돌에 의해 목표에 도착하지 못하는 경우를 대비해서라고 합니다.

 

 

조금은 황당하게 들릴 수도 있지만, 그들은 자신들의 계획에 사용되는 기술들이 이미 사용되고 있는 기술이거나 수년 내에 상용화가 가능할 정도로 발전되어 있는 기술들만을 필요로 하기 때문에 충분히 실현 가능성이 있다고 주장하고 있습니다.

 

이미 초소형 카메라, 자동 항법 장치 등은 스마트폰을 통해 일반인들도 사용하고 있는 기술이기에 손바닥 크기의 나노크래프트를 만드는 것은 큰 문제가 되지 않으며, 레이저를 이용해서 실제 물체에 힘을 가할 수 있다는 것은 이미 알려진지 수십년이 지난 검증된 물리법칙이기 때문입니다. 또한 그 먼거리에 있는 별들로부터 빛이 지구에 도착한다는 것은 지구에서 발사되는 레이져 역시 그 먼거리를 반대로 나아갈 수 있다는 것이기에 에너지를 밖으로 쏘아올리는 것도 크게 문제가 되지 않습니다.

 

유리 밀너는 이 계획에 약 100억 달러 정도의 예산이 들것이라고 예상하며, 준비작업이 약 20년, 그리고 나노크래프트가 지구로부터 알파 센타우리까지 도착하는 데 약 20년, 탐사선에서 송출된 신호가 지구까지 되돌아 오는데 약 4,5년정도의 시간이 걸릴 것으로, 총 40-50년정도의 장기 연구과제가 될 것이라고 발표했습니다.

 

물론, 이 연구과제의 앞날을 부정적으로 바라보는 의견들도 적지 않습니다.

 

첫번째, 이 탐사선들은 추진력을 지구로부터 쏘아올려진 레이저를 통해 얻게 됩니다. 레이저가 돛의 뒷 부분을 때리고 반사되면 그 반발력으로 앞쪽으로 가속된다는 이론입니다. 하지만, 이때 돛이 레이저를 거의 100 % 반사해내지 못한다면, 즉 적지 않은 양이 돛에 흡수된다면, 점진적으로 돛이 너무나 많은 양의 에너지를 흡수하게 되고, 결과적으로 그 열에너지를 견디지 못하고 녹아내릴 수 있다는 의견이 있습니다.

수 광년이 떨어진 곳까지 도달하기 위한 레이저이니 그 에너지가 상당할 것이라는 것은 의심할 여지가 없고, 그러기에 충분히 가능한 문제점인 것으로 인식되고 있습니다.

 

두번째로 거론되는 불확실한 이유는 누구나 알고 있듯이 우주 공간이 텅빈 평화로운 공간이 아니라는 것입니다. 수많은 우주의 파편들, 크고 작은 아스테로이드(Asteroid)들 등 수많은 암석 덩어리들이 우주 공간에서 끊임없이 퍼져있습니다. 아무리 천 여개의 많은 유닛을 함께 보낸다고 하더라도 4.3 광년이라는 머나먼 거리를 우주 파편들과의 충돌없이 온전히 진행한다는 것은 현실적으로 불가능하다는 의견 역시 지배적입니다. 어떤 과학자들은 나노 크래프트가 엄청난 빠른 속도로 움직이기 때문에 모래알 정도의 작은 알갱이와의 충돌만으로도 TNT폭탄이 터지는 정도의 충격을 받게 될 것이라고 주장합니다. 이러한 충격에 견딜 수 있게 하기 위해서는 차폐막 설치 등을 통해 무게가 무거워질 것이고, 그러면 다시 원래 목표하는 속도를 레이저로부터 얻어 낼 수 없기 때문에 이 역시 모순이 된다는 지적입니다.

 

또 다른 지적은 과학적 문제가 아니라 국제 사회간의 정치적 문제가 생길 수도 있는 지적도 있습니다. 우주 공간으로 쏘아 올릴 수 있는 강력한 에너지의 레이저를 개발, 설치한다는 것은 한편으로는 엄청난 무기가 개발되는 것이라고 볼 수도 있습니다.

 

순수 과학적 발견이었던 아인슈타인의 질량-에너지 등가법칙으로부터 원자폭탄이 가능해졌던 것처럼 이 연구에 사용되는 많은 기술들이 악용될 가능성에 대해서 벌써부터 우려하는 목소리들 또한 커지고 있습니다.

 

여러가지 해결해야할 문제점들이 많이 남아았는 것은 사실이지만, 누구나 불가능이라 생각하는 상상속의 이야기들을 현실로 가져오고자 하는 이들의 노력이 과학계에 또다른 흥미로운 바람을 일으키고 있습니다. 앞으로 40-50년 뒤 4.3 광년이 떨어져 있는 다른 항성계로부터 오는 신호를 받아보는 우리들의 모습은 상상만으로도 전율이 느껴질 정도로 흥분되는 일이 아닐까 싶습니다.