다이슨 구체를 만드는 방법 – 궁극적 초거대 구조물

 

 

 

인류 역사는 에너지의 역사입니다.

처음에는 근력밖에 없었지만, 나중에는 불을 다룰 수 있게 됐습니다.

석탄과 석유로는 세계의 산업화를 이뤘고

핵을 쪼갤 수 있게 되면서 원자력 시대를 열었습니다.

 

한 단계 나아갈 때마다 에너지 생산량은

전에 없던 수준으로 늘어났고

인류는 진보했습니다.

 

지금은 서서히 재생 에너지로 전환 중이며

운이 좋다면 미래에는 핵융합 발전이 가능할지 모릅니다.

 

진보하면서 자멸하거나 거주지를 파괴하지 않는 한

인류는 지구자원을 완전히 장악할 것입니다.

그때쯤이면 우리는 아마 새로운 곳으로 퍼져나가기 위해

바깥으로 눈을 돌리겠죠.

 

하지만 우주는 험난한 곳이고

태양계로 인류의 영역을 확장하기 위해선

상상을 초월하는 양의 에너지가 필요합니다.

 

다행히 그런 에너지가 있는 곳이 있습니다.

태양입니다.

궁극적인 에너지의 원천이죠.

 

가장 효율적인 원자로보다 1만경배

즉 1해배 강력한 용광로이며

초당 핵폭탄 1조개 분량의 에너지로 빛나는 별입니다.

 

그럼 이 에너지를 어떻게 이용할 수 있을까요?

일부만이 아니라 전부를 말이죠.

 

 

물리적으로 가능한 최대의 에너지를 얻으려면

우주에서 가장 크고 야심 찬 구조물을 만들어야 합니다.

이것이 바로 다이슨 구체입니다.

 

다이슨 구체는 별을 통째로 둘러싸

에너지를 얻는 초거대 구조물입니다.

 

지적 생명체에게 다이슨 구체의 건설은

불의 발견과도 비견되는 거대한 기술적 진보입니다.

인류가 행성 종족에서 성간 종족이 되는 순간인 겁니다.

상상하기 힘든 탐험과 확장의 시대가 열릴 겁니다.

 

다이슨 구체는 그럼 어떤 모양일까요?

태양을 단단한 껍데기로 둘러싸는 것은 좋은 방법이 아닐 겁니다.

크고 단단한 구조물은 충격에 약하고 부서질 가능성이 있습니다.

그리고 그 파편이 부유하다 태양에 충돌할 수 있습니다.

 

가능성이 더 높은 것은 다이슨 군체라는 것인데

이것은 태양 궤도를 돌며 태양의 에너지를 받아 전송하는

엄청난 수의 패널 위성을 부르는 말입니다.

이러한 군체는 인류에게 사실상 무한한 에너지를 공급할 것입니다.

하지만 건설은 쉽지 않겠죠.

 

태양은 거대하니 위성이 많이 필요할 겁니다.

위성 한 개가 1제곱킬로미터라면

위성 3경 개가 있어야 태양을 둘러 쌀 수 있습니다.

최대한 가볍게 만든다고 해도 1해톤의 재료가 필요합니다.

 

다음에는 부품을 조립하고 태양 궤도에 올릴 에너지가 필요합니다.

거기다 제작을 시작하려면 우주에 영구적 인프라가 구축되어 있어야 합니다.

이 영상의 목표를 위해

우리 후손들이 이런 과제를 해결하고 구체를 제작하려고 한다고 가정해 봅시다.

 

과제는 세 가지로 분류할 수 있습니다.

재료, 설계, 에너지입니다.

 

다이슨 군체에 드는 엄청난 양의 원자재는

행성 하나를 거의 해체해야 얻을 수 있습니다.

사용 가능한 행성 중에는 수성이 가장 좋습니다.

 

태양과 제일 가깝고 금속 매장량도 매우 높죠.

태양과 가까이 있으니 운송 거리도 짧습니다.

게다가 수성은 대기가 거의 없고 중력도 지구의 3분의 1 정도밖에 안 되니

재료를 우주로 발사하기도 비교적 쉽습니다.

 

다음은 군체의 설계를 생각해 보죠.

간단할수록 더 좋습니다.

기존 태양광 패널은 구조가 너무 복잡하고 수명이 짧습니다.

각 위성은 수리나 유지 보수 없이 천문학적으로 오랫동안 동작해야 하며

생산 비용이 싸야 합니다.

이 위성은 태양광을 지구의 태양광발전 시설 같은 패널 밀집 지역으로 모아주는

거대한 거울과 같은 형태가 될 가능성이 큽니다.

그리고 제작과 발사를 위해서는 엄청나게 가벼워야 합니다.

아마 광택을 낸 금속 포일을 약간의 지지대에 결합한 형태에 불과하겠죠.

 

마지막으로 군체를 제작하고 발사할 에너지가 필요합니다.

행성을 해체하고 우주로 구조물을 발사하려면

거대한 양의 에너지가 필요합니다.

예를 들어 지구의 모든 화석 연료와 우라늄을 써서

100% 효율로 에너지를 전달한다 해도

에베레스트 산의 질량 정도만 우주로 보낼 수 있습니다.

행성 해체에 비하면 초라한 성과죠.

 

이래서야 다이슨 구체를 건설하려면

다이슨 구체의 에너지가 필요한 것처럼 보입니다.

하지만 괜찮습니다.

수성에서도 충분히 태양광을 받을 수 있습니다.

그럼 작업을 시작 합시다.

 

인간은 유지 비용이 비싸고 환경에 민감합니다.

따라서 최대한 자동화하는 것이 중요합니다.

실제 작업을 하는 자동화 기계 군단과

이를 감독하는 소수의 관리자들을 두는 것이 이상적일 것입니다.

 

필요한 기술은 크게 네 가지로

태양 에너지 수집기, 채광기, 정제기, 발사 장비입니다.

 

-태양 에너지 수집기는 행성 해체에 필요한 에너지를 공급합니다.

먼저 1제곱킬로미터 정도의 영역에 거울 형태나

기존 태양광 패널 형태의 수집기를 배치합니다.

-여기서 나온 에너지로 채광기를 돌리고

채광기는 행성 표면을 노천 채굴합니다.

-정제기는 주요 재료를 추출한 뒤

이를 군체를 이룰 위성으로 제작합니다.

-군체를 우주에 올리려면 창의적이고 효율적인 솔루션이 필요합니다.

로켓은 너무 비싸고 다시 지상으로 내려 재사용하기가 어렵습니다.

대신 레일건과 비슷한 장비가 좋을 겁니다.

긴 전자기 트랙에서 위성을 고속으로 발사하는 겁니다.

발사 시에는 작게 압축시켜 놓았다가

궤도에 올라가면 거대한 종이접기처럼 펼치면 됩니다.

 

이 단계부터는 기하급수적 성장을 활용할 수 있습니다.

이미 배치된 군체 위성의 에너지로

수성의 인프라를 증축해 새 패널을 점점 더 빨리 발사하는 겁니다.

 

각 패널은 다음 패널 제작에 드는 에너지를 공급합니다.

두 개가 다음 두 개를 만들고

네 개가 여덟 개로

여덟 개가 열 여섯 개가 되는 식으로 늘어납니다.

 

이렇게 60 배가시간 후 태양은 패널에 완전히 둘러싸이게 됩니다.

시간이 얼마 걸리지도 않습니다.

1제곱킬로미터짜리 수집기한 대 제작에 한 달이 걸리면

구체 완성에는 10년이 걸립니다.

단 수성 인프라가 급증하는 에너지 사용량을 감당할 수 있다면 말이죠.

 

태양 에너지의 단 1퍼센트만 모을 수 있어도

인류의 에너지 사용량에는 믿을 수 없는 변화입니다.

강력한 인프라를 건설하여 에너지를 태양계 곳곳에 쏘아 보내

다양한 프로젝트를 진행할 수 있을 겁니다.

 

다른 행성에 식민지를 건설하고

행성을 테라포밍하고

더 많은 초거대 구조물을 건설하고

심지어 다른 항성계로 여행할 수도 있습니다.

진정한 성간 문명의 탄생이죠.

 

물리학만 고려했을 때 이것은 가능한 정도가 아니라 쉬운 일입니다.

너무 간단한 과정이고

고향 행성에서 벗어나 우주로 한 종족이 퍼져나가려면 꼭 필요한 단계라

많은 천문학자가 우리 은하계에 이미 다이슨 구체가 있을 것이라 생각합니다.

아직 발견하지는 못했지만 충분히 있을 수 있습니다.

 

인류가 이만큼 진보할 수 있을지는 아직 알 수 없습니다.

우리는 장기적으로는 의미 없는

단기적이고 정치적인 이득과 갈등에 너무 매몰되어 있습니다.

 

그러나 우리가 스스로 만든 한계를 뛰어넘는다면

우주에서 첫 번째로 별과 견줄 만한 구조물을 건설할 수 있을 것입니다.

그때가 오면 우리의 유일한 한계는

우리 자기 상상력뿐일 겁니다.