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아래 올라온 질문글 덕분에 표도기님의 [반물질과 우주시대의 가능성] 이라는 글을 보게되고, 읽게 되었습니다.

 

 

 

 

 

 

 

반물질을 아주 효율적인 '에너지 저장원' 으로 사용하여서 우주를 가로지르는 인간의 모습을 설명해 주셨습니다.

 

아래 댓글에서 '에너지는 반물질에서 얻는데, 추진체는 어떻게 해결하는가?' 라는 의문에 대해서

 

물질-반물질 쌍소멸 중간자 로켓, 레이져를 이용한 광압로켓, 핵을 뒤에서 터뜨려서 추진하는 오리온계획, 아직 개념조차 제대로 잡혀있지는 않지만 아무튼 중력제어 로켓 등등 여러 의견이 왔다갔다 했는데

 

 

 

 

 

 

 

 

여기에 대하여 저의 의견을 한가지 꺼내봅니다.

 

저는 '입자가속기 로켓' 을 이용하면 된다고 생각하는 축입니다.

 

 

 

Ek = 1/2mv^2 이니까, m 을 늘릴수 없다면 v 를 늘리면 된다는 생각으로

 

1. 반물질 엔진이던 뭐건 거대한 에너지원을 탑재하고

2. 우주선에 직선형 입자가속기를 설치한다음

3. 추진체를 입자가속기를 통해서 매우 빠른 속도로 쏘아내어 그 반작용으로 가속한다.

 

라는 것을 생각하고 있었는데요.

 

 

 

 

 

 

 

 

기존의 실험용 입자가속기들은 에너지 효율이고 뭐고 내 알바 아니고 기록한번 세워보자 하는 기세로 무지막지한 에너지를 들여서 입자를 가속시키는데

 

이것을 바꿔서 '가장 에너지 이용 효율이 높은 방식으로 입자를 가속시켜보자' 라는 컨셉으로 가속기를 설계해서 이걸 엔진으로 사용해보면 어떨까요.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

연료는 반물질도 좋겠지만, 그것보다는 더 간편하게 수소를 실어서 핵융합을 하는게 좋을 수도 있다는 생각을 해봅니다.

 

수소를 이용해서 핵융합을 하여 에너지를 얻고, 핵융합의 결과물로 생긴 헬륨원자핵 (알파입자) 를 가속시켜서 내뿜는 거지요.

 

반물질은 중간에 에너지의 '저장' 역할을 하는것입니다.  그 에너지는 아마도 태양에서 얻거나, 혹은 목성이나 토성등 가스형 행성에서 수소를 채취해서 핵융합을 시켜서 얻겠지요.   아마 두 방법이 공존하게 되겠지요.  저는 개인적으로는 태양열 발전보다 수소를 채취해서 핵융합 발전을 일으키는 쪽을 더 좋다고 생각합니다만.

 

 

 

아무튼 그렇다면

핵융합을 일으켜서 에너지를 만든다 -> 그 에너지로 반물질을 만든다 -> 그 반물질로 물질-반물질 쌍소멸로 에너지를 만든다 -> 그 에너지로 입자가속기나 기타 엔진을 돌려 추진한다

 

보다는

 

핵융합을 일으켜서 에너지를 만든다 -> 그 에너지로 입자가속기나 기타 엔진을 돌려 추진한다

 

이쪽이 더 간편하고 에너지효율도 좋지 않을까요

 

또한 광압을 이용한 광자로켓 등이 실용단계까지 실현되지 않는 이상은.... 

 

반물질로켓에 입자가속기 엔진을 단다면, 필연적으로 가속시킬 입자를 따로 또 실어야 할테니까요.

 

 

 

 

 

 

수소가 무게대비 에너지효율이 더 안좋기는 하지만... 대략 표도기님이 예측하신 미래에서 태양계 전체에서 활동하는데 반물질이 고작 몇백g 정도면 될거라고 예상하셨고

 

반물질이 질량의 100% 를 에너지로 변환하고 수소 핵융합이 질량의 대략 1% 정도를 변환하는데, 몇백g 에서 100배쯤 더해봐도 몇kg 아닙니까?

 

거기다가 반응시키는 반응로와는 별도로, 반물질을 보관하기 위해서는 자기장트랩을 비롯해서 엄청나게 엄중하고 철저한 보안시설들을 갖춰야 하지만, 수소를 보관할때는 그냥 담아두면 땡이니까요. 

 

 

 

 

 

 

대충 계산을 해보면 수소 1g 이 핵융합으로 내놓는 에너지는 1500 억 칼로리.  x 4.196 하면 대략 6000억 J,  이 에너지로 1g 의 헬륨입자를 가속시키면... 운동에너지도 J 단위로 놓자면 1/2mv^2 = 6000억J = 1/2 x 0.001 kg x v^2 = .....

 

대충 초속 3만4천 km? 광속의 1/10 정도? 

 

음, 계산이 잘 안되네... 이렇게 계산하는거 맞나? 물리랑은 담을 쌓은 생물전공자다 보니까.... -_-;;

 

 

 

 

 

 

 

아무튼 이런저런 의미에서, 저는 수소핵융합을 에너지원이자 추진체로 하는 알파입자가속기 로켓을 지지합니다. 

 

여러분의 의견은 어떠신가요?

 

 

 

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