삼체에 등장한 핵추진 우주선으로 광속의 10%, 108,000,000km/h속도로 비행이 가능하다고?

체에서는 죽어가던 과학자 윌리엄 다우닝의 두뇌를 우주선에 싣고 핵폭탄 여러 개 추진력을 받아서 체인들에 보내는 계단 프로젝트가 나옵니다 그런데 과연 핵폭탄의 폭발력을 이용해서 우주선을 목적지까지 보낸다는 아이디어가 정말로 가능한 걸까 제 2차 세계대전시기 전쟁을 피해서 폴란드에서 미국으로 건너온 수학자 스타니스와프 울람이 있었습니다 존 폰 노 이마는 그에게 아주 비밀스러운 제안을 합니다 이번에 말이야 국가에서 아주 비밀스러운 프로젝트를 진행하기로 했어 미국의 내로라하는 과학자 수학자들이 전부 참여하고 있지 전쟁을 끝낼 핵무기를 만드는 계획일 세 이른바 맨해튼 프로젝트지만 자네가 와준다면 전쟁을 더 빨리 끝낼 수 있을 걸세 어찌 한번 와주지 않겠는가 폰 노이만의 제한의 울은 뉴멕시코에 있는 로스앨러모스 국립 연구소로 왔고 그곳에서 은 핵무기 연구에 참여 핵무기를 만들게 되면서 미국이 승리하는데 아주 큰 기여을 하게 됐습니다 그 이후에는 텔러의 수소폭탄 모형에 부족한 점을 지적하면서 텔러 울람 설계라는 보다 진보한 방식을 개발하는데도 도움을 줬습니다 스타니스 람은 매네 them 프로젝트 이후 1946년 한 아이디어를 생각해냅니다음 우리가 만들어낸이 핵무기 말이야 그냥 전용으로만 사용하기에는 너무 아까운 에너지원 아닌가 만약에 핵무기의 엄청난 에너지를 그대로 우주선의 추진 동력으로 삼으면 어때 우주에서는 맛만 먹는다면 계속해서 가속할 수 있으니까 말이야 만약에이 힘을 이용한다면 항성간 여행을 할 정도로 빠른 속도까지 가속할 수 있지 않을까 스타니스 와 프람이 생각해 낸 아이디어는 다음과 같아요 첫 번째 우주선에 핵무기를 엄청나게 많이 신는다 두 번째 마치 닭이 알을 낳듯이 우주선 뒤쪽으로 핵무기를 배출한 다음 에 적절한 거리에서 폭발시킨다 세 번째 핵폭발이 생기고 이때 생기는 플라즈마의 일부가 우주선 방향으로 내 뿜어진다네 번째 우주선 방향으로 날아온 플라즈마 덩어리들이 우주선의 반사판에 부딪히면서 우주선의 추력을 제공한다 다섯 번째 이것을 목적지에 도달할 때까지 반복한다 그러니까 핵무기의 힘으로 우주선의 추진력을 얻자는 진짜 미친 아이디어예요이 아이디어는 이후에 핵스 추진 방식이라고 불리게 돼요 1947년 울라는 프레드릭 라이네스 함께 로스 앨러머고도 hab 그리고 1958년 이후이 프로젝트는 오리온 프로젝트라는 이름이 붙으면서 연구를 추진했어요 그 당시에는 먼저 일반적인 화약식 폭발물로 모형 실험을 진행했습니다 해플스 추진 로켓 초기 버전은 지상에서 이륙하고 제한됐던 나중에 버전이 바뀌어 가지고 우주에서 설계돼 이용할 수 있도록 변경됐습니다 자 그럼 지금부터는 우주선의 구조를 살펴봅시다이 기본 구조는 생각만큼 어렵지는 않아요 먼저이 우주선에 가는 가능한만큼 핵폭탄을 최대한 많이 싣고 그다음에이 핵폭탄을 차근차근 뒤로 보낸 다음에 터뜨리는 방식이에요 그래서이 핵무기는 우주선의 한가운데 있는 관으로 먼저 옮겨지고이 관에서 핵무기를 발사하는 구조로 돼 있어요 간단하게 생각하자면 음료수 한기를 생각하면 될 거 같아요이 로켓의 구조가 이러다 보니까이 행 로켓을 만들 당시에 코카콜라가 도움을 줬다는 위라도 있어요 콜라 자판기에가 콜라를 쌓고 분배하고이 꺼내는 방식이 행로 캐시랑 구조가 어느 정도 비슷하잖아요 그래서 코카콜라가 나사지 이런 기술을 공유해 줬다고 해요 자 어쨌든 로켓 안에다가 핵무기를 차곡차곡 쌓고 그걸 가운데 있는 관에 옮기는 것까지는 다 됐어요 그다음 해결해야 될 일은 핵폭탄을 1.1초 다 20에서 30m 이상의 거리에서 폭발할 수 있을만큼 충분한 속도로 발사해야 된다는 거예요 여기서 또 한 가지 중요한게 있어요 핵폭탄이 터질 때를 보면은 온 사방으로 그힘이 퍼져 나가잖아요 그래서 우주선 쪽이 아니라 다른 쪽으로 퍼지는 에너지는 그만큼 낭비되는 거예요 그래서 핵무기가 터졌을 때 그 힘을 최대한 우주선 쪽으로만 향하게 해야 돼요 그래서 우주선에 실린 핵무기가 폭발했을 때는 그 힘이 최대 최대한 우주선 쪽을 향하도록 설계됐다고 하죠 이때 핵폭 발하면서 기화된 플라즈마가 우주선의 엉덩이 그러니까 우주선 뒷부분에 달린 추진반을 밀치 되고 추진은 스카이콩콩 럼 생긴 유압 장치로이 힘을 흡수하면서 우주선은 앞으로 나가게 돼요 오리온 프로젝트 연구 당시 과학자들은 우주선의 사이즈를 400m 정도로 설계했어요 그러니까 우주선의 크기가 롯데 타워의 70% 크기나 되는 거예요 여기다가 핵폭탄 1080을 신는다면 그 무게는 무려 800만 톤이나 된다고 하죠 1968년 프린스턴 고등 연구원에서 연구를 맡은 다이슨이 설계한 우주선을 보면요 지름 20km 4리 우주선에 핵무기 3천만 톤을 채워서 총 질량 4천만 톤짜리 우주선을 고안했어요 진짜 무지막지한 크기죠이 정도 규모의 우주선이라는 4.37 광련 거리의 알파 센타 오리까지 그러니까 인들과 나비 족들이 있는 곳까지 광속의 0.33% 초속 3만 km 속도로 날아서 1300년이면 도착할 수 있다고해요 또 만약에 우주선의 사이즈나 질량 같은 거를 조금 더 손볼 수 있다면 이론상으로는 광속의 10% 아지도 도달할 수 있을 거라고 하죠 자 그런데이 핵무기 우주선의 규모가 워낙에 막대하다 보니까 사실 제작비가 만만치가 않아요 당시 미국의 GMP 1년치를 갔다가 전부 박아야 되거든요 야 너무 비싸잖아 그 돈이면 우리 세금이나 깎아줘이가이가 돈만 날리다가 우주선도 날려먹는 거 아니야 그런데 이게 과학자들의 이론에 따르면요 생각보다는 절대 말이 안 되는 아이디어는 아니었다고 해요 제일 중요한게 이제 핵폭탄이 터질 때 충격을 우주선이 얼마나 버텨 줄 수 있을까 이게 관건인데 우주선에 달린 거대 유아 피스톤 하고 충격 판의 내구성은 이론상으로는 충분히 확보됐다고 해요 일반 폭약을 이용한 실험도 진행했고요 또 우주선의 질량이 너무 막대하다 보니까 지구를 탈출하는 것부터가 힘들겠죠 그래서 과학자들은 이것을 해결하기 위해서 우주선을 지구에서 완전히 완성해서 한 방에 쏴 올리는게 아니라 우주선의 부품을 하나씩 하나씩 지구 궤도에 올린 다음에 우주에서 조립할 생각이었다고 해요 이렇게 하면 핵무기 우주선도 불가능한 건 아니죠 사실 과학자들이 오리온 프로젝트를 구상했던 이유는 정말 아이러니하게도 핵 펄스 추진 방식이 제일 싸서 그래요 인류를 달로 실어보낸 세턴 파 로켓의 일단 추진체 원류는 등유 있습니다 그 이후에도 발사된 수많은 로켓들이 원류를 보면은 아주 다양하게 변했는데요 결국에는 모두 석유나 화학 연료에 기반했던 이것들은 원류를 구하는 거는 쉬워도 연비가 너무 떨어지고 부피도 많이 차지요 이온 엔진은 어때요 연료 효율이 극강 일하지만 추력이 극도로 낮죠 이온 엔진이내는 추력은 약 20에서 250m 반귀 한방 끼면 대략 200m이라고 하니까 급격한 가속은 당연히 불가능하고요 우주선이 빠른 속도에 도달하려면 너무 오래 걸려요 그래서 이온 엔진을 이용한 유인 비행체는 적합하지가 않죠 스페이스엑스 첫 유인 우주선 엔데버의 엔진 추력은 7600k이에요 이온 엔진에 3천만 배가 넘는 힘이죠 하지만 최고 속도는 그래 시속 28,000 km 불과해요 또 스페이스엑스 팔콘 시리즈는 액체산소를 연료로 사용하는데요 이것은 역시 시속 360만 km 핵추진 우주선에 비교한다면 정말 미약한 수준이에요 또 스타워즈 스타트랙 가오게 같은 워프 같은 기술들은 이론에 그칠 뿐이고 실현 가능성 여부는 아마 평생 따질 수 없을지도 몰라요 그래서 현재 기준으로는 인류가 사용할 수 있는 가장 강력한 추진 방식의 바로 핵무기를 이용한 추진 방식이에요 만약에 인류가 태양계를 완전히 벗어날 날이 온다면 그 엔진은 아마도 핵을 사용했을 확률이 가장 큽니다 자 그렇다면 인류는 왜 여태까지 핵추진 우주선을 만들지 않았을까 여기에는 여러 가지 이유가 있는데요 첫 번째로는 정치적인 이유입니다 냉전시기 미국과 소련 등은 우주 바다 등등에서 수없이 많은 핵무기 실험을 진행했습니다 또 미국 국하고 소련은 우주 경쟁도 했죠 이때 양 국가는 우주로 인공위성을 날리고 유인 우주선도 보내고 달의 사람도 보내고 그랬어요 그런데 한번 생각해 봐요 우주선에 핵무기 하나만 실어 놓으면 아무도 못 막는 우주 핵무기가 되는 거잖아요 그래서 미국하고 소련 둘 다 상대 국가가 짓거리를 할까 봐 아주 무서워하고 또 두려워 했어요 그래서 1963년 소련 미국 그리고 영국은 우주 공간과 수중에서 핵 실험을 금지하는 부분적 핵실험 금지 조약에 조인했다 금지됐고 두 번째는 경제적인 회어 오리온 우주선 한대를 만들려면 우주선 부품들을 지구 궤도에 올린 다음에 우주에서 우주선을 조립해야 돼요 또 각 파츠들을 아무리 잘게 쪼개 놓는다고 해도 부품 하나하나의 무게는 기본 수천 톤이 될 거예요 또 연료가 될 핵폭탄도 주에가 수백 수천 발을 쏴 올려야 돼요 이것도 돈이 엄청나게 깨질 거고요 난이도도 아주 높겠죠 그런데 그거에 비해서 일류가 우주 개발에 이렇게나 큰 돈을 써야 될 이유가 없어요 뭐 우리가 나비 족이나 체인을 발견한 것도 아니고 말이에요 아니 근데 그런 핵추진 우주선을 조금 작게 만들면 괜찮지 않나 그러면 경제성이 우주선 건조한 이도은 내려갈 거 아니야 체에서 나온 것처럼 말이야 그런데 사실 이것도 곤란하다고요 아이러니 하게도 오리온 프로젝트의 우주선은 우주선의 규모가 커지면 커질수록 그 효율이 증가하거나 men 핵폭탄이 터졌을 때 그 힘을 받아줄 충격판이 크면 클수록 좋을 거 아니에요 그런데 우주선이 커져야이 충격판 같이 커지겠죠 우주선이 작다면 충격판 함께 작아지니까 그만큼 낭비되는 에너지가 커진다는 거예요 또 만약에 우주선이 너무 작다면 핵폭발의 힘으로 우주선의 손상이 갈 수도 있어요 마지막으로 일단 핵무기를 우주선에 왕창 실어 놓는게 장땡이 그래야지 장거리나 장시간을 비행할 때 핵폭탄을 계속 쏘면서 항해할 수 있으니깐요 쭉 우주선의 크기가 크면 클수록 오히려 추진 효율이 높다는 거예요 자 다음으로는 핵추진 우주선의 문제점들을 살펴봅시다 첫 번째는 방사능에 가장 큰 문제점은 핵무기를 터뜨릴 때 무조건 방사능이 생긴다는 거예요 아니 부엉이형 우 었었는데 무슨 상관 사실 이건 맞는 말이에요 그런데 만약에이 우주선을 지구에서 발사하다 사고가 난다고 생각해 봐요 이거 완전 지옥 열리는 거예요 만약에 지구 에도에서 발사했다 사고가 난다고 해도 이건 큰일이에요 그리고 우주에서 조립한다고 해도 수많은 핵무기를 지구에서 우주로 싸 올려야 되는데이 과정에서도 역시 절대 사고가 나서는 안 돼요 그다음 핵을 터뜨려서 우주선을 계속 추진시킬 때 우주선 충격이 쌓여서 균열이 생긴다거나 우주선의 방사능이 계속 쌓일 수도 있어요 이렇게 되면 우주선이 꾸준한 손상을 입다가 터지거나 깨질 수도 있고 그 안에 타 있는 사람들도 위험하겠죠 또 우주선의 추진용 핵무기가 오발이 난다거나 잘못 격발 문제예요 두 번째는 원료 부족 문제입니다 지구에 있는 물질은 유한합니다 인류가 이용할 수 있는 핵분열 물질은 앞으로 200년이 다 쓴다고 해요 그래서 우 나 플루토늄을 갖다가 에너지 생산용으로 쓴다고 해도 모자를 판국에 갑자기 무슨 우주선 쏘는데 쓴다고요 그러면은 바로 여기저기서 시민들이 시위하고 들고 일어날 거예요 무슨 우주 탐사한다 행렬을 거기다 쓰냐 그것을 바에는 원자력 발전소 좀 더 지어 주세요 지구 에너지 문제부터 해결해야지 이것들이 자 그럼 지금부터는 체에서 나왔던 계단 프로젝트에 대해서 알아봅시다 드라마 3차에서는 앞서 얘기했던 문제들을 전부 해결하는 방법을 제시해요 핵폭탄을 우주선에 직접 신는 방식이 아니라 우주선이 나아가야 될 궤도 위에다가 핵폭탄을 미리 띄워놓고 극도로 가벼운 우주선이 핵폭탄이 있는 곳을 지나간 직후 정확한 타이밍을 노려서 핵폭탄을 기폭 우주선을 가속시킨다 발상입니다 여기다가 나노 기술로 만든 솔라 세일을 추가적으로 활용하죠 그렇게 인류는 우주선의 질량 문제 원료 문제 건설비 등등 모든 것 을 해결했습니다 물론 차에서도 과학자들은 처음엔 이런 방식을 비웃었어요 왜냐 그만큼 말도 안 되고 어려운 방식이거든요 한번 생각해 봐요 우주선이 향하는 궤도에 핵폭탄 수백 수천개가 미리 띄워져 있어야 돼요 이게 심지어 핵폭탄이 정지 있는 것도 아니고요 주변 천체들의 인력까지 고려해서 뛰어나야 돼요 계산이 결코 쉽지가 않겠죠 그래서 아마 이것보다는 차라리 오리온 프로젝트의 우주선을 개발하는게 조금 더 현실일지도 모릅니다 그런데 3차에서 등장하는 VR 기기는 실제로 만들 수 있을까 현실과 9분할 수 없을 정도로 정교한 VR이 정말로 가능한 걸까 다음 영상은 체와 VR 있니다 그럼 지금까지 넷플릭스 드라마 3체 리뷰였습니다 r