최근들어 가장 재미 있게 읽은 외계인 마틴님의 성간전쟁(1,2,3) 글 에서 저의 상상력을 자극한 등장인물이 하나 있었습니다. 바로 "아령성의 전투행성" 입니다. (이야기 내 에서의 태양계의 제9행성도 아령성의 전투행성과 동일한 개조행성 입니다)

출처: wiki commins created by NASA.

여기에 등장하는 아령성의 전투 행성은 지름 12,000km의 크기의 원형 모습을 하고 있으며, 행성 내부와 외부 사이에 500km가 넘는 지표가 존재 하고, 내부 공간에는 10억명의 인류가 거주 할 수 있는 공간이 있으며, 완벽한 순환계를 구성하고 있습니다. 광속의 50% 까지 짧은 시간에 가속 할 수 있으며, 주요 공격 수단으로 해치를 통해 발진할 수 있는 1만대의 전투함을 가지고 있습니다. 이야기 내 에서는 목성과 화성궤도 사이의 소행성을 가속시켜 지구를 공격하였습니다.

이 "아령성의 전투행성"이 어떤 모습을 갖추고 있을찌 상상해 보았습니다.

• 원형의 외관

  설정에 따르면, 전투행성의 모양은 원형입니다. 그리고 지름은 지구와 거의 같습니다.  그러니까 크기 자체는 지구와 거의 같은 형태 입니다. 다른점은 지구의 경우 행성외부 표면 부분에 생명이 거주하며, 대기를 가지고 있지만, 전투행성은 지표 500km 안쪽의 지하에 거주하고 있다는 점 입니다. 반지름의 8.3% 정도에 해당하는 이 지점은 지구의 경우 상부맨틀의 아래부분에 해당하며, 압력이 매우 높아서 암석이 변이를 일으키는 부분이기도 합니다.

• 내부 거주구역

  처음부터 새로 만들어진 인공행성이 아니라, 원래 존재하던 행성을 수천년을 두고 개조한 행성이라는 점. 그리고 크기를 보았을때 "목성형 행성"이 아닌 "지구형 행성"이 라는 점을 고려해 보면 전투행성은 내부가 비어있는 모습이 아니고 지표와 중심핵이 존재하고 지표아래 매우 견고한 구조의 거주구역이 존재 하는 모습일 것 같습니다. 중국의 인구가 16억 이라는 것을 고려하면, 10억의 인구가 거주하는 거주구역의 크기는 생각보다 작아도 됩니다.
  

  
  
  

• 운동 특성

  전투행성은 광속의 50%까지 가속이 가능합니다. 자전을 하지 않고 한 방향으로 계속 날아간다면, 소행성 및 성간물체의 충돌이 한쪽 면에만 발생되며, 다른 천체의 중력간섭에 의한 궤도 영향도 크게 됩니다. 행성이 원형을 유지 하면서 궤도 변환 및 보호에 최적의 효율을 내기위해서는 자전을 하면서 앞으로 나아가는 방식이 가장 좋아 보입니다. 문제는 이런 운동을 할 경우, 현재 인류가 사용하는 반작용을 이용하는 추진방식 보다는 효율적인 추진 방식이 필요 할 것으로 보입니다.

• 가속 및 감속

  광속의 90%까지 3일 이내에 가속하려면 3일내내 초속 1km 의 가속도가 필요합니다. 이때 가해지는 압력은 100G에 해당합니다. 가속과는 좀 다르지만 지구의 공전속도는 평균 초속 30km 정도입니다. 광속의 50% 까지 짧은 시간에 가속하려면 얼마의 가속도가 필요한지 정확히 계산해 보아야 겠지만, 지구의 공전속도를 보았을때 행성 자체가 가속의 압력을 견디는 것 보다, 탑승원의 몸을 걱정 하는 것이 먼저일 것 같습니다.

• 추진 장치

  아령성의 전투행성은 지구와 비슷한 크기를 고려할때, 비슷한 질량 가지고 있을 가능성이 높습니다. 이 어마어마한 질량의 물체를 짧은 시간에 광속의 50% 속도까지 가속할 경우 어마어마한 추진장치가 필요 하겠죠. 미래의 기술이 아니면 현재로는 불가능 한 일 입니다.

이 아령성의 전투행성을 가지고 장거리 우주여행을 할 경우 여러가지 장점을 가질 수 있습니다. 장거리 우주여행을 하기위하여 해결 해야 할 12가지 문제점 중 무려 10가지의 문제가 해결 될 수 있습니다. 가장 중요한 문제인 추진장치만 해결된다면 이 거대 우주선은 은하를 여행하는 가장 쾌적한 운송수단 일 것 같습니다.

태양의 일생은 가스구름 -> 수소연소 -> 첫번째 적색거성 -> 핼륨연소 -> 두번째 적색거성 -> 불안정한 떨림기간 -> 행성상 성운 -> 백색왜성 의 단계를 거치게 될 것으로 보입니다.

이 중에 요즘 제가 관심 있는 부분은 태양이 탄생 해서, 태양의 핵에 존재하는 수소가 고갈되기 까지의 약 110억년 정도의 기간 입니다. 마침 참고가 될 만한 자료를 찾아서 중간 부분을 옮겨 보았습니다.



A Star is Born (별의 탄생)

45억년전 수소점화 시작.

중앙핵에는 거의 110억년간 지속적으로 핵융합을 할 수 있는 충분한 양의 수소가 존재함.

어린태양은 현재와는 약간 다른 아래와 같은 특징을 가짐:

• 약간 작다 : 0.90 R_sun
• 약간 희미하다 : 0.70 L_sun
• 약간 차갑다 : 5586 K

위의 몇가지 자료에는 논란의 여지가 남아있긴 하다.

The Sun Today (현재의 태양)

현재의 태양은 중년의 별이며, 아래와 같은 특징을 가짐:

나이:	45억 5천만년
부피:	1 Msun = 1.99x1033 g
반지름:	1 Rsun = 700,000 km
광도:	1 Lsun = 3.83x1026 와트
온도:	5779 K
연료:	50%의 수소를 소모하였음

태양은 지금도 변화하고 있기 때문에, 현재의 태양은 위의 값보다 커진 값을 가지고 있을 것 이다.

"Quiet Adulthood" (조용한 어른)

태양은 현재도 핵에 존재하는 수소를 사용하면서 조용히, 점진적으로 변하고 있음:

• 약간씩 커진다.
  
• 약간씩 밝아진다.
  
• 온도가 약간씩 뜨거워지다가 약간씩 차가워진다.

전체적인 변화는 아주 작지만, 작은 행성의 입장에서 보면 효과가 클 수도 있다.

Mid-Life Crisis for the Earth (지구의 위기)

태양의 나이가 56억년 (현재의 11억년 이후) 일때:

• 태양은 현재보다 10% 밝아진다.
  
• 여분의 태양에너지는 온실효과(Moist Greenhouse Effect)를 일으킨다.
  

지구의 대기는 마르고, 수증기는 우주로 증발한다. 이같은 상황은 지구의 많은 생명들을 앗아갈 것이다. 몇가지 수중생물 종류와 단순생물들이 해양이나 얼마 남지 않은 수중환경에서 살아남을 것 이다.

Venus on Earth (금성과 같은 지구)

태양의 나이가 80억년 (현재의 35억년 이후) 일때:

• 태양은 현재보다 40% 밝아진다.
• 여분의 태양에너지는 온실효과(Runaway Greenhouse Effect)를 야기한다.
  

바다는 우주밖으로 증발해 버리고, 지구는 현재의 금성과 미슷하게 변한다. 이러한 상황은 지구상의 모든 생명의 종말을 의미한다.

Core Hydrogen Exhaustion (T=10.9 Gyr) (109억년후 수소 고갈)

태양의 나이가 109억년 일때:

• 태양의 핵에는 더이상 수소가 없다.
  
• 지난 110억년간 중앙핵에 착착 쌓여온 핼륨들이 불안정해지면서 자신의 무게에 의하여 붕괴된다. 이것은 핵을 가열하고 농축시킨다.
• 마지막 남아 있던 수소융합 부분이 핼륨핵으로 둘러쌓여 들어간다.

태양에 이러한 현상이 일어날때:

• 약간 커진다 : 1.58 R_sun
• 약간 밝아진다 : 2.21 L_sun

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태양이 지금보다 5% 더 뜨거워지면 모든 식물들이 죽어 버리고, 지금보다 10% 더 뜨거워지면 모든 동물들이 죽어 버립니다. 15% 더 뜨거워지면 강과 바다는 모두 증기로 변해 버릴 것 입니다.

인류는 아마 지금으로부터 10억년 안에 지구를 떠나야 할 것 입니다. 그리고 70억년 후의 우주에는 지구라는 행성 자체가 존재하지 않을 가능성이 매우 크다고 합니다.

얼마전에 구글에서 하루에 처리하는 데이터량이 2페타바이트라는 글을 읽었습니다. 그리고 SUN 블로그에서 1페타바이트의 데이터를 보내는 가장 빠른 방법에 대한 글을 누군가에게 듣고 찾아보니 2007년 3월에 올라온 글이 있었습니다. 저도 미국 센프란시스코 에서 서울까지 1페타바이트의 데이터를 보내는 가장 빠르고 효율적인 방법은 무엇일까? 잠깐 생각해 보았습니다.

몇가지 떠오르는 방법이 있습니다.

1. 인터넷으로 전송 하는 방법
   
   대충 그림과 같은 과정을 거쳐서 데이터를 보내게 될 것입니다. 이때 가장 문제가 되는 곳은 '국내망'이라고 써있는 부분일텐데, 기가비트 망을 연결한다고 쳐도 1페타바이트를 전송하는데 3달 이상 걸립니다.
   1G Bit/sec = 128MByte/sec = 7.5GB/min = 450GB/h = 10.55TB/day
   1petabytes는 약97일 정도 걸리면 전송 할 수 있겠습니다.
   
   
2. 위성통신으로 전송하는 방법
   
   위의 1번 방법에서 중간에 해저케이블 부분이 위성으로 바뀔뿐이므로 1번 방법보다 느리면 느렸지 빠르지는 않을 듯 합니다.
   
   
3. Johnathan의 글에서 처럼 sailboat로 보내는 방법
   
   
   
   이건 한달이면 갈려나? 아무래도 항공편보다 싸긴 할테지만 빠르지는 않을게 분명 합니다.
   
   
   
   
   
4. Fedex로 항공편으로 보내버리는 방법
   
   1TB HDD 1024개에 데이터를 담아서 Fedex로 보낸다면 며칠이면  서울로 도착할 듯 합니다. 물론 양쪽의 시스템이 동일한 장비에  핫스팟 기능을 가지는 구성을  해야 겠습니다. 1TB HDD를 1024개 구입하는 가격도 생각해 봐야 겠습니다. 아무튼  시간은 이게 제일 빠를 듯 합니다.
   

Moving A Petabyte of Data 라는 글에서는 센프란시스코에서 홍콩으로 페타바이트의 데이터를 보내는 방법을 생각해 보았습니다만, 한국에서의 빠른 네트워크도 없는 상황에서는 500년은 걸릴테니 배타고 보내는게 가장 좋다고 하는 군요. 하지만 한국에는 네트워크 인프라가 좋으니까 기가비트 망이라면 얼마나 걸릴까 하고 생각해 보았는데 500년은 아니더라도 상당히 오래 (3달) 걸립니다.

예전에 Pixar 에서 한 작업에서 다음작업으로 데이터를 옮기는 가장 빠른 방법은 HDD를 들고 뛰는 방법이었다는 에피소드를 들은 적이 있습니다. 케나다의 한 이동통신회사의 일주일에 2TB 데이터를 분석하기 위해 가장 빠른방법을 택한 것이 HDD를 들고 토론토로 비행기 태워 보내는 것이었다는 소리, 1TB 데이터를 서울에서 서울로 옮기기 위한 가장 빠른 방법이 HDD를 들고 택시타고 가는 것이었다는  것도 들었습니다.

저에게도 데이터를 어떻게 전송하는가에 대한 고민을 해야 할 만큼 큰 데이터를 다루는 날이 와봤으면 좋겠습니다. :)