[Kurzgesagt] 스카이훅 – 1,000km 케이블로 별까지

 

 

 

우주로 가는 것은 어렵습니다.

지금 기술로는 폭탄이 잔뜩 든 배낭을 메고

외발자전거로 등산을 하는 것과 비슷한 수준입니다.

엄청나게 느리고, 운송량도 적고, 죽을 위험도 크죠.

 

지구를 벗어나려면

로켓 속도가 시속 40,000km 이상이 되어야 합니다.

그 속도를 얻으려고 로켓은 거의 연료만 싣습니다.

승객과 화물은 매우 작은 끝부분에만 있죠.

 

다른 행성으로 가기엔 좋지 않습니다.

생존과 생환을 위해서는 무거운 물건들이 많이 필요하거든요.

 

연료는 더 적게, 화물은 더 많이 싣고, 우주로 갈 방법이 있을까요?

 

 

 

지구상 대부분의 운송 문제를 해결하는 인프라라는 좋은 게 있습니다.

자동차에는 도로가, 선박에는 항구가, 기차에는 철로가 있습니다.

운송 난이도를 줄여 줍니다.

 

같은 방법을 우주 여행에도 쓸 수 있습니다.

우주 인프라는

지구 궤도 진입과 달, 화성, 그 이상까지 왕복하는 것을 더 쉽고 저렴하게 해 줄 겁니다.

잘됐네요.

근데 우주 인프라라는 게 대체 뭔가요?

 

현재는 소설 같은 이야기에 불과 한 우주 엘리베이터와는 달리

새 과학 이론, 마법 같은 재료나

거대한 투자가 필요 없는 단순하지만 유망한 기술이 있습니다.

이미 궤도에서 성공적으로 테스트까지 거쳤죠.

케이블과 무게추를 합친 것으로 테더라 불리는 겁니다.

개념은 놀랍게 간단합니다.

 

테더를 수백 수천 킬로미터 길이로 만들어 우주에 놓고

우주선이 테더를 사다리 삼아 높은 고도로 이동해 가속하도록 하면 어떨까요?

이게 바로 스카이훅이라는 개념입니다.

심지어 회전하게 하면 더 좋습니다.

 

무게추가 긴 케이블을 제자리에 잡아주고 케이블은 원을 그리며 돕니다.

회전하는 테더의 끝은 땅에 가까워지면

상대적으로 속도가 줄고

맨 위에서는 빨라져 우주선을 투석기처럼 쏩니다.

 

이 말은 테더에서 에너지를 전달해 거의 공짜로

테더의 회전 속도 두 배까지 우주선 속도를 크게 올릴 수 있다는 뜻입니다.

 

이때 스카이훅이 받는 엄청난 힘을 버틸 수 있는

특수 섬유도 이미 존재합니다.

잔해와 운석으로 인한 상처와 충돌에서 보호하려면

테더를 여분의 섬유로 감싸면 됩니다.

 

같은 곳을 하루에 몇 번씩 지나게 되므로

소형의 재사용 가능한 왕복 우주선이

테더를 이용할 수 있을 겁니다.

 

물론 그렇게 쉽지는 않습니다.

가장 낮은 곳에서 테더의 끝은 시속 12000km로 대기를 가르고 지나갈 겁니다.

지구 대기 때문에 스카이훅을 너무 내리면

공기 마찰로 너무 뜨거워집니다.

 

80에서 150km 정도가 적당하고 더 밑으로는 불가능합니다.

여기 맞추려면 테더에 접근할 수 있는 특수한 우주선이 필요합니다.

쉽지는 않지만 크고 얇은 캔에

로켓 연료를 가득 싣고 40,000km/h로 날아가는 것보단 훨씬 쌉니다.

 

끝부분 잡기도 어려울 겁니다.

60에서 90초 사이에 12마하로 날아가는 작은 물체를 붙잡아야 합니다.

좀 쉽게 하려면 1km짜리 낚싯줄 같은 걸 걸고

끝에 안내용 드론을 달아 연결을 돕는 것도 한 방법입니다.

 

또 다른 문제는 스카이훅을 궤도에서 유지하는 겁니다.

많은 우주선의 궤도 탈출에 쓰이면

운동량이 점점 줄어 궤도에 붙어 있기 힘들어집니다.

손 놓고 있으면 점점 느려져 대기권으로 추락할 겁니다.

 

해결책은 우주를 약간 속이는 겁니다.

스카이훅은 궤도 에너지 배터리라고 할 수 있습니다.

들어오는 에너지와 나가는 에너지의 균형을 맞출 수 있습니다.

사람과 화물이 지구로 도착하는 우주선은

테더에 에너지를 더하고

이 에너지는 우주로 나가는 우주선에 전달됩니다.

 

이렇게 하면 테더는 에너지를 잃지 않고

쓰면 쓸수록 비용이 저렴해집니다.

쓸 때마다 여전히 에너지 손실이 있어도

전기 또는 화학적으로 동작하는 소형 엔진으로 주기적으로 위치를 교정하면 됩니다.

지구와 화성에 각각 한 대씩 있으면

로켓에 비해 빠르고 간단하고 저렴하게 왕복 여행이 가능합니다.

 

지구 테더는 지구 저궤도에서

사람과 화물을 화성으로 쏘아 보내고

화성 테더는 그걸 잡아서 천천히 표면에 내려놓습니다.

 

반대 방향일 때는 테더가 1,000km/h 정도밖에 되지 않는 속도로

화성의 옅은 대기를 지나는 우주선을 잡습니다.

지구의 비행기 속도보다 약간 빠른 정도죠.

그리고 지구로 던지면 지구의 테더가 받아 내려놓습니다.

 

이 테더들이 있으면

왕복 시간을 9개월에서 5개월로 심지어 3개월까지 줄일 수 있고

필요한 로켓 크기는 84%에서 96%까지 줄일 수 있습니다.

 

더 좋은 점은 승객 편의 시설에 더 투자할 수 있어

비교적 편안한 여행이 가능해진다는 겁니다.

테더 우주선은 화성 여행의 퍼스트클래스가 될 겁니다.

 

지구와 화성의 두 테더는

빠르고 비용 효율적인 운송 인프라로써

우주 여행을 저렴하게 할 겁니다.

 

 

더 나아가 봅시다.

화성 저궤도에서 시작하면 소행성대로 우주선을 보낼 수도 있습니다.

새 소행성에 가는 첫 우주선에는

감속을 위해 로켓이 필요할 수 있습니다.

그다음부터는 대기하고 있는 테더 덕분에

공짜로 왕복할 수 있을지 모릅니다.

 

소행성대로 싸게 갈 수 있으면

태양계의 자원을 제대로 쓸 큰 기회가 됩니다.

귀금속과 유용한 광물을 소행성에서 채광하고

단 몇 주 만에 화성으로 운송할 수 있습니다.

행성 간 문명 건설에 완벽한 재료가 될 겁니다.

 

 

더 나아가 봅시다.

화성의 위성들은 매우 편리합니다.

태양계 어디에도 이렇게 가깝게 공전하는 위성은 없습니다.

 

포보스는 너무 무거워서 운동량 감소를 생각하지 않아도 됩니다.

6,000km보다 약간 작은 슈퍼 테더를 붙이기에 딱 맞은 곳이죠.

낮은 끝은 화성의 표면에 가깝게 지나가서 붙잡기가 굉장히 쉬울 겁니다.

높은 끝부분은 우주선을 목성과 토성까지 던져 보낼 수 있습니다.

이 슈퍼 테더로 내행성들을 연결할 수도 있습니다.

 

금성과 수성으로는 한 번에 갈 수 있습니다.

화성과는 달리 태양 에너지로 가득한 곳이고 광물이 풍부합니다.

 

길게 보면 인류가 화성의 위성을 중심으로

지구형 행성을 잇는 추진체 없는 운송 네트워크를 건설하지 못할 이유가 없습니다.

 

테더는 비교적 싸고

지속 가능하게 우주여행 가격을 낮추고

태양계 나머지 부분의 자원 개발과 탐사를 가능하게 하는 방법입니다.

 

지금 기술로도 건설할 수 있는 만큼 더 꾸물거릴 구실이 없습니다.

크고 넓은 태양계지만 훨씬 가까워질 수 있습니다.