외계행성 3 - 특별한 곳? 인간의 항성간 우주여행, 가능한가?

인간의 항성간의 (별과 별 사이의) 우주 여행이 가능할까요?

지구로부터 가장 가까운 항성이 우리로부터 4.367 광년 거리임을 고려할 때, 사람을 태우고 단방향으로 50-60년 이내에 (우주비행사가 죽기 전에 ㅎㅎ) 가장 가까운 항성에 도달하려면, 최소한 빛의 10% 속도까지 우주선을 가속시켜야 한다고 가정합시니다.

여기에는 두가지 근본적 문제가 있습니다:

1. 빛의 속도의 10%까지 우주선을 가속할 때의 에너지 문제:

10톤짜리 우주선을 가속시켜 빛의 속도의 10%에 이르게 하기 위해 필요한 에너지는?

E = ~ 4.5 × 10^8 J ~지구 전체의 일주일간의 에너지소비 - 어마어마한 양의 에너지가 필요합니다.

따라서 현실적으로 이정도의 에너지를 우주선에 (연료탱크가 아무리 커도, 원자력을 사용해도, ion propulsion을 사용해도, solar sail 같은 개념을 사용해도) 싣고 갈 수 없겠습니다.

2. 우주선이 빛의 속도의 10%일 때 충돌을 피하기위해 turn을 하거나 stop 할 때의 문제:

빛의 속도의 10%로 눈송이 하나가 부딪히면 TNT 4톤에 해당하는 운동에너지를 가집니다.

따라서 작은 먼지 알갱이 하나와의 충돌이라도 우주선은 반드시 피해야 하는데, 여기에 또 두가지 근본적 문제가 있습니다:

1. Stopping distance: ~ 150 AU (1 AU 지구와 태양간 거리) - 우주선을 브레이크를 걸기 시작하여 사람이 2g 이하의 중력을 느끼면서 멈추기까지 이미 150 AU를 지나갑니다. (또한 동일한 가속으로 멈추기 위해 위에서 말한 동일한 양의 에너지가 필요합니다)

2. Minimum turning radius for 2.5g (즉 사람이 2.5g 이하의 중력을 느끼면서 우주선의 궤도를 바꾸려할 경우 회전 반경): ~250,000 AU - 즉 빛의 10% 속도로 여행할 경우 궤도 수정이 거의 불가능하겠습니다. ㅎ

즉, 인간의 항성간의 여행은 물리적으로 불가능합니다. 즉 UFO에 외계인이 다른 별에서 왔을 것이라는 등 하는 얘기는, 물리적으로 말이 되지 않는 얘기입니다. 근본적으로 불가능합니다.

(참고로, 보이저 2호가 알파 센토리까지 (약 4.367광년 거리) 가는데 계산상 약 70만년 걸립니다고 합니다. 😉 실제로는 근처 별까지도 갈 수 없습니다 (시스템이 앞으로 수십년 후면 멈출 것이기 때문). 또한 계산상으로도 천만년이 지나도 10억년이 지나도 우리 은하를 벗어날 수는 없습니다. 이는 우주선의 속도가 은하탈출 속도에 미치지 못하기 때문입니다)