외계인과 우주전쟁을 한다면 #6 - 광속엔진

이 글을 읽기전에 먼저 이런 잡담을 하게된 이전 글들을 읽어 보시면 좋을 것 같습니다.

• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #1 - 이야기의 발단
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #2 - 이야기의 가정
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #3 - 이야기의 시작
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #4 - 본격적인 이야기
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #5 - 초광속비행
  

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그럼 광속으로 우주를 항해하려면 "충분한 동력" 이라는 가정과, "충분한 가속"을 견딜 수 있는 가속차단장치가 필요 하겠다. 그리고 또 한가지 일본만화 "플라네테스"에서 "스페이스 데브리" 문제가 나오는 것 처럼 작은 스크류 한조각 이라도 우주에서 광속비행을 하는 도중 부딛힌 다면 그 즉시 우주선은 핵미사일에 맞은 것 처럼 산산조각 나 버릴 것이다. (웜홀을 이용한 도약이라면 이런 문제는 어느정도 없어질 것 같다.) 그러므로 광속비행을 위한 조건으로 에너지 필드와 같은 차단 장치도 추가되어야 겠다.

충분한 동력
우주전함의 동력으로 가장 많이 등장 하는 것은 아마 "핵융합 엔진" 인 것 같다. 하지만 핵융합 엔진은 우주선의 추진 엔진으로 직접 사용 되기에는 적합하지 않은 것 같다. 가까운 미래에 우주선의 추진엔진으로는 "이온엔진"(현재 NASA에서 이온엔진의 시제품을 개발중) 이 사용 될 것 같다.  이온엔진은 태양에너지 패널과 사용하며 크세논가스를 사용하여 추진력을 얻으며, 적은 연료로 장시간 동안 추진력을 얻는 것이 가능하지만 추진력 자체는 약하다.(이온엔진을 사용한 유인 우주선은 특성상 소설 '파피용'에서 나온 파피용호를 보면 비슷 할 것 같다.) 일단 가까운 시일에 실용화되는 무인 우주선은 이온엔진을 사용할 확률이 높은 것 같다. 이온엔진을 사용하면 (제한된 적재공간 안에서) 적은 연료를 가지고, 높은 속도를 얻기 위한 충분히 오랜시간동안 가속 하는 것이 가능하기 때문이다. 하지만 이온엔진만 가지고 (20광년 거리의) 장거리 비행을 한다면 가속과 감속에 너무 오랜 시간이 걸리게 되고, 갑작스런 항로변경은 거의 불가능 하다. 때문에 항로 변경이나 급가속을 위한 현재의 고체질소 방식의 보조 엔진이 추가되어야 할 듯 하다.
추진엔진을 제외한 동력사용(태양광이 약한 장소에서 "이온엔진에 동력을 공급하는 태양에너지 패널"을 대채하는 용도도 포함)은 아마 "상온핵융합" 기술이 가장 유력하다. 핵융합 기술이 현재의 중수소 방식을 탈피하게 되면 어느정도 가능성이 있지 않을까 한다. (역시 핵융합과 같은 획기적인 에너지 공급 방식이 없이는 한정된 공간에서 거대한 에너지를 사용하는 우주전함이라는 존재는 거의 불가하다.)

충분한 가속

광속비행을 하려면 빠른 시간안에 광속에 가까운 속도까지 가속을 하여야 한다. (스타워즈의 하이퍼 드라이브를 보라! 쓩~ 하고 떠난다.) 그럴려면 일단 우주선의 구조 자체가 가속에 필요한 높은 압력(전투기 조종사들이 음속가속시에 높은 G의 압력을 받는 것과 비슷)을 견딜 수 있어야 하고, 탑승원 들도 가속을 견딜 수 있어야 한다. (여기에 장애물을 피하기 위한 항로변경을 위한 압력도 계산 되어야 한다.) 스타워즈의 하이퍼 드라이브와 같은 가속을 하기 위해서는 가속차단장치가 없이는 탑승원들은 전부 압사하고 말 것이다. 물론 무인 우주선일 경우를 가정한다면 우주선의 구조만 가속을 견딜 수 있으면 되니까 문제가 훨씬 간단해 진다. "가속차단장치"에 관한 자료는 비슷한 거라도 찾을 수가 없었다. 그래서 이 부분은 제외하고, 일단 무인 우주선이나 그 비슷한 어떤 방식으로 갈 수 밖에 없을 것 같다.
이제 남은 문제는 짧은 시간안에  광속에 가까운 속도까지 어떻게 가속을 하는가가 문제인데.. 스타워즈의 하이퍼 드라이브 처럼 순간적으로 광속에 가까운 속도까지 가속 하는 것은 거의 불가능해 보인다. 이온엔진을 충분히 개량 하거나, 순간 가속용 보조 엔진을 사용한다고 하는 것이 가장 가능성 있는 설정 일 것 같다. 이렇게 하더라도 충분한 속도까지 가속 하려면 아마 최소 몇달에서 몇년은 걸릴 것 같다.

충분한 보호
광속 비행을 위해서는 아주 작은 (콩알만한) 장애물도 위험천만 하므로, 이런 것들을 튕겨주거나 소멸시킬 수 있는 차단막 같은 것들이 필요하게 된다. 가장 간단한 방법으로는 우주선의 주변 영역에 플라즈마와 같은 에너지를 지속적으로 방사 하면서 항해 하는 것인데 이럴 경우 에너지 사용이 과다하기 때문에 불가능 해 보인다. 그리고 자기장과 같은  필드를 전개 하면서 항해하는 경우  몇가지 종류의  물체는 우주선을 빗겨가게 하는 것이 가능해 보인다. 가장 가능성 있어 보이는 방법은 자기장과 같은 필드를 광범위하게 사용하면서 아주 정밀하고 빠른 컴퓨터와 관측 기계를 사용하여 작은 물체까지도 감지하고 필요할 경우 근접거리에서 플라즈마와 같은 에너지로 작은 물체를 요격하여 방향을 바꾸어 튕겨내며, 관측이 불가능한 아주 작은 물체는 우주선 표면에 지속적으로 에너지를 흘려서 보호하는 방식으로 복합적으로 구성하는 방식이다. 에너지 필드와 같은 획기적인 보호방식이 발견되기 전까지는 제한적인 보호 만 가능 할 듯 하다. 나머지는 아마 운에 맏겨지지 않을까?