SF / 과학 포럼
SF 작품의 가능성은 어떻게 펼쳐질 수 있을까요? 그리고 어떤 상상의 이야기가 가능할까요?
SF에 대한 가벼운 흥미거리에서부터 새로운 창작을 위한 아이디어에 이르기까지...
여기는 과학 소식이나 정보를 소개하고, SF 속의 아이디어나 이론에 대한 의견을 나누며, 상상의 꿈을 키워나가는 곳입니다.
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그런데 그 속도등에 대해서는 알 길이 없습니다.
헬륨엔진으로 광속을 뛰어넘을 수 있을까요?
아니면 인간이 광속을 뒤어넘는 속도를 갖는 것이 말이나 될까요?
머 상대성 이론을 보면 광속을 뛰어넘는 건 불가능하다고 하지만서도
<질문을 요약드리면>
.1) ..광속에 근접한 속도까지는 가능할까요?
광속은 약 30만km/s 라고 하는데 은하영웅전설 등에서 보면 8만km/hr 까지 속도를 내는 게 나옵니다. 슬링샷 효과 없이도 말입니다.
그런데 그 추진엔진은 그냥 핵융합엔진(일반선박)이나 어디서는 워프엔진(가이에스부르크 이동시)으로 나옵디다.
2) 그리고 헬륨엔진이라는 것이 여러 작품에서 보면 3가 헬륨의 핵융합이나 핵분열을 이용한 엔진인데 지금의 원자로처럼 melt-down되는 것이 가능할까요?
3) 슬링샷 효과를 이용하면서도 콘트롤을 유지할 수 있을까요?
사실, 이런 질문 드리는 게 지금 제가 연재하다 말다 하는 소설이 하나 있는데 거기서 헬륨 엔진을 거론하긴 했는데...
콘티가 고딩때 쓴 거라그런지 뭔지 이빨이 안 맞는 곳이 많아서리...
어디다 물어볼 때도 없고.....
에구에구..창피하네요
(참고로 제가 끄적거리는 소설상 헬륨엔진의 속도는 광속의 약 1/90정도입니다. 지구에서 목성까지 슬링샷효과 없이 단순히 달리기만 하면 대략 거리 계산해보니 90시간 걸리더군요. 너무 허황된 건 아닌지.)
젠장. 그런 소설따위 집어 쳐~라고 말하신다면 그저 깽깽...
창작자는 참 편한 게 "그런 것이 있으면 이럴 것 같다"라고만 써주면 된다는 점입니다.
재미있는 점은 SF 창작자들이 그렇게 대강 묘사만 해줘도 엔지니어들은 거기서 영감을 얻어 나중에 진짜로 그런 물건들을 만들어내거든요. 웰즈의 우주전쟁에 보면 화성인들의 기계 중에 "사방이 막힌 작은 상자에서 열선을 뿜어내는 장치"가 있죠. 그게 화성인들 주 무기인데 저 한줄이 구조나 원리에 대한 묘사의 전부입니다. 현대적인 관점에서 보면 '레이저'와 놀랄만큼 흡사한 물건입니다. 아니, 사실상 레이저라는 무기가 등장할 것을 예언했다고 봐야 하죠. 그런데 웰즈가 물리학에 능통해서 그런 예언을 했냐면 그건 아니거든요. 그저 '상상'을 했는데 기가막히게 들어맞는 방향으로 나간 거죠.
여담입니다만 SF가 다른 장르문학과 다른 점이 바로 거기 있습니다.
분명히 픽션이지만 사이언스 - 즉 논리 정합성을 바탕에 깐다는 겁니다. "언젠가 그렇게 될 수 있는" 이야기인 거죠.
판타지나 대체역사물의 이야기는 세월이 몇백 몇천년 흘러도 그런 일들이 실제 일어날 가능성이 제로에 수렴합니다.
반면 전통적인 의미에서 SF는 그 안에 묘사된 것들을 - 공학기술이 됐건 사회체제가 됐건 - 언젠가 현실에서 맞딱뜨릴 가능성이 있다고 보여집니다. 바로 그 이유 때문에 SF는 여러모로 까다롭습니다.
오웰의 1984는 그런 면에서 SF지만 반지전쟁은 아무리 포괄적인 함의를 제공해도 SF에 들어갈 수 없죠.
이 잣대로 보면 설정이 아무리 허술해도 은하영웅전설은 인류 미래역사를 투영하는 형식적 틀을 갖추고 있으니 명백한 SF라고 볼 수 있습니다. 그런데 스타워즈는 애매하죠. 판타지와 SF의 중간에 걸친 작품이랄까요.
..... 옆길로 샜군요.
50년대 핵의 위력을 실감한 과학자들은 모든것에 해법으로 핵을 제시 했습니다.
그중에 실제로 핵을 기폭시켜 그것을 반사판으로 튕겨 추력을 얻자는 계획이 오리온로켓입니다.
위험천만하죠. 예상으로는 11,000~12,000kps를 구상했다죠.
이런 양키삽질에 영국과학자들은 좀더 '세련된'방법을 제시합니다.
바로 70년대에 등장한 핵융합로켓인데요,다이달로스계획이라 부릅니다.
이것은 특수재작된 노즐로 헬륨이나 중수소,삼중수소등을 분사 시키고 이것에
레이저를 쏘아 그 열과 압력으로 핵융합을 일으키겠다는 예기인데요,
실제 레이제기폭장치는 그 지속성이 문제가되어 지구에서는 효율이 낮은것으로 인식되지만
(그래서 우리네 핵융합 과학자들은 로스케식 토카마크를 사용하죠.),우주에서는
사용가능한것으로 판단하고 있습니다.
이 다이달로스로켓은 광속의 약10%속도가 가능하다고 예측하고 있습니다.
우선 오라이온로켓이나 다이달로스계획이나 멜트다운의 염려는 없지 않습니다.
다만 노심爐心이 녹는게아니라 반사판이나 노즐이 녹아내리는게 차이점이죠.
그리고 슬링샷효과는 전적으로 혹성의 대기상태나 냅콤(항법콤퓨터)의 정밀성에
달려 있으므로 제어는 무리가 없을것이라 생각합니다.
물론 광속의 %를 내는 우주선에서 어쩌면 슬링샷효과는 미미할지몰라도,
기본속도에 더하는것이 가속이라 생각하면 초기비행의 중요변수가 되겠지요.
우리가 흔히아는것처럼 우주는 진공이 아닙니다.
다만 엄청나게 엷은 성간물질(대게는 수소등)으로 차 있지요.
그렇기에 우주에서 감속요인은 그렇게 많지 않습니다.(성간물질,항성,블랙홀,태양풍)
이런전차로 적절히 가속을 계속한다면 광속에 가까운속도는 꿈이아니죠.
하지만 아인슈타인옹께서는 속도를 가해봤자 질량만늘어난다고 하셨기에 음속배리어와는 달리,
참으로 힘들것이라는게 주요예측이죠. 그래서 워프나 폴딩같은 마공이 등장하고요.
사실 분사식 추력시스템은 이 핵융합엔진이 최후가 아닐까 싶습니다.
반물질엔진이나 축퇴로등은 그에너지로 시공간을 구부리는게 특징이니까요.(설정에서는요.)
일단 수소든 헬륨이든 핵융합은 하긴 합니다. 다만 핵융합이 일어나기 위해 헬륨 원자핵들을 한 데 모아줘야 하는 '힘'이 수소보다는 헬륨이 크다는 데 있죠. 것도 그럴것이 수소에는 양성자가 한개밖에 없지만 헬륨에는 양성자가 두개나 있거든요. 전자기적 척력이 한개보다 두개가 더 크다는 건 당연지사겠죠.
근데 중요한게 헬륨끼리 핵융합은 굉장히 비효율적입니다-_-; 우선 위에서 이야기한 수소가 헬륨보다 훨씬 핵융합 반응 일으키는데 필요한 에너지가 적다는 것과 바로 제동복사 때문이죠. 제동복사는 밑의 링크글에서 확인하실 수 있습니다.
http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%95%B5%EC%9C%B5%ED%95%A9
이 표를 보시면 발생하는 핵융합 에너지와 전자와 원자핵의 충돌로 인해 발생하는 '제동복사'의 비율이 수소가 헬륨보다 현저히 높지요. 이는 버는것보다 버리는게 헬륨이 수소보다는 적다는 거지용;;
더군다나 광속 가까이 가기 위해서 막대한 에너지가 필요할겁니다. 그런데 그 에너지는 E=mc^2에 의해 이동하는 물체의 질량을 늘립니다. 질량이 늘어나면 같은 크기로 가속하는데 더 많은 에너지가 들어가고, 에너지는 다시 질량을 늘려주게 되고.....
요론 악순환이 반복되게 되지요. 따라서 가속하는 물체는 C와 비슷하게 될 수는 있지만 C는 될 수 없습니다.
추진제가 있어야지요, 융합로에서 나오는 에너지로 램제트를 구동하든, 아니면 기체탱크를 끌고다니며 뎁힌다음 뒤로 뿜어 추진을 하던지 말입니다,
사실, 어디선가 들어본듯한 기술을 썼다가 저처럼 치졸한 예비 공돌한테 기술적으로 이런저런 소리 ("오오 에너지만 갖고 뭘하겠단건가요 설마 커다란 전구라도 켜서 우주돛으로 빠삐용이라도 찍으시려는건가요" 따위의...) 들으시느니, 석아찬님 말씀대로 가는게 더 세련된 방법입니다.
2. 보통 안 됩니다. 그렇게 되게 만드시려면 구조적으로 그런 뭔가가 들어있다고 하시면 되겠지만요.
3. 예
공간 이동 수준의 오버테크놀러지를 사용하지 않는다고 가정할 때, 설정에서 엔진이 내는 가속도보다는 내부 승무원이나 구조물이 견딜 수 있는 가속도가 중요할 것 같습니다. 아무리 작은 가속도라고 해도 계속해서 누적되면 광속에 근접하기까지 갈 수 있으니까요.
2. 멜트다운은 핵반응을 제어 할 수 없어서 폭주하는 현상입니다. 핵분열의 경우 이미 충분한 연료를 넣어 놓고 조금씩 깨어 쓰는 것이므로 멜트 다운 상황은 넣어둔 연료가 한꺼번에 분열하여 폭주하는 상황이겠죠. 핵융합은 필요한만큼의 연료를 그때 그때 넣어주는 방식으로 멜트다운과는 상황이 다름니다.
핵융합 반응이 일어나는 장소에 대량의 연료를 넣으면 그냥 핵폭탄(수소폭탄 쯤?)이 되는 거죠.
3. 뭐 이거는 그냥 제어의 문제라고 보여집니다. 그냥 할 수 있다가 답이겠죠. 물론 제어 컴퓨터가 갑자기 고장나 자세제어에 들어갈 시점에 추진제가 분사가 안된다던지 하면 실패할 수도 있겠죠.
예전에 번역해둔 자료가 있으니 참고하시면 좋을 것 같네요. 좀 난해해서 반응이 없길래 때려쳤지만, 어쨌건, 머리아프게 고민해가며 지구에서 목성까지 가는 최적속도를 계산해보고 싶다면 검색해서 처음부터 쭉 읽어보시길. (하인라인이나 퍼넬급 전문가가 아닌 한 대부분의 소설가들이 그러지 않는 데는 이유가 있다는 걸 알 수 있을 겁니다만)
어쨌건, 우주에서 중요한 건 최고속도가 아니라 가속도입니다. - 최고속도는 사실상 가속도와 추진제에 의해 결정되거든요. 광속에 도달하는데 10만년이나 걸릴 정도로 엔진이 낼 수 있는 가속도가 낮다면 그건 아무 의미가 없죠. 게다가 그 한참 전에 추진제가 다 떨어져버릴 테니까 더욱 그렇습니다. 우주선의 추진제는 한계가 있기 마련이고, 이 추진제를 얼마나 빨리 뒤로 뿜어낼 수 있느냐에 따라 우주선이 해당 양의 추진제로 얻을 수 있는 가속도, 즉 최고속도가 결정된다 해도 과언이 아닙니다.
2. (헬륨3를 이용한) 핵융합 엔진은 문제가 생기면 꺼지지 녹지는 않습니다.
일반적으로 말이죠...;;
3. 슬링샷효과라면 바이패스 이야기 하시는 것 같군요. 바이패스는 이미 아폴로 시절부터 이용했던 가속방법입니다. 얼마나 정교하냐의 문제일 뿐 거시적 측면에서는 얼마든지 컨트롤 가능합니다.
참고로 어떻게 계산하셨는지 잘 모르겠지만 우주선이 1G가속을 한다고 할 경우 중간 지점에서 우주선을 뒤집어서(?) 다시 1G감속을 해야 하기 때문에 실제 항행 시간은 단순 등가속보다 더 나올 겁니다.
정확한 계산은 다른 분들께...-_-
이제부터 사족.
개인적으로는 시간이나 속도에 얽매이는 건 바람직하지 않다고 생각합니다. 초광속이 필요하다거나 그걸 쓰고 싶다면 그냥 그렇게 하면 됩니다. 도저히 초광속을 묘사할 수 없다거나, 그로 인해 생기는 부작용에 대한 책임을 지고 싶지 않다면 (스타트랙의)워프나 (르귄의)FTL을 슬쩍 빌려와도 됩니다. 통신도 마찬가지죠. 당장 초광속 항행인 FTL은 이미 배틀스타 갤럭티카에서 대놓고 쓰는 것부터 해서 수 많은 SF에서도 너무 당연하게 쓰고 있습니다. 통신인 엔서블도 마찬가지죠. (르귄 여사의 창안품인 그것들은 원리가 필요 없고 그냥 '된다'고 하면 되며 그럼에도 불구하고 '커다란 덩치와 복잡한 (마법의)메카니즘'을 가진 덕에 사건을 구성하기 쉬운 놈들이라 이제는 사실상 '일반명사'로 변했습니다. 수많은 SF가 그 단어로 초광속 항행과 통신을 월요일 아침 계란후라이 먹어치우듯 넘어가죠.)
무슨 말인고 하니 타우제로처럼 초광속 항해 자체가 작품의 소제나 주제거나, 그 때문에 생기는 인과의 이야기를 할 게 아니라면(혹은 이래저래 그 비슷하거나 그에 준하는 뭔가가 아닌 다음에는) 그냥 '빛 보다 빨리 달렸다. 그래서 신속하게 도착했다'고 해도 된다는 말입니다. 이건 우주선을 습격한 에이리언과의 사투를 그리는 영화(혹은 소설)에서 초광속 항행 장치를 설명할 돈과 시간으로 에이리언에 맞서 싸우는 장소가 될 창고와 으료실을 꾸미는 게 낫다는 것과도 같은 말이 되겠지요.