태양 광자를 이용한 무한동력 우주선 솔라 세일(Solar sail)

NASA는 태양에서 나오는 빛의 입자인 광자를 이용하여 우주를 항해할 수 있는 신개념 우주선을 개발하였습니다. 이 우주선은 솔라 세일(Solar sail)이라 불리며 우주 공간에서 햇빛을 튕겨내는 반발력을 이용하여 추진력을 얻게 됩니다. 빛이 있는 한 무한한 추진력을 얻을 수 있어 장거리 우주 탐사를 가능하게 할 것으로 보입니다.

 

※ 가장 가까운 프록시마 센타우리

* 항성간 우주 여행

프록시마 센타우리의 물 존재 가능성

* 우리은하 밀키웨이

태양계가 속한 밀키 웨이 은하 (Milky way galaxy)

* 보이저 탐사선 

보이저 1호 태양계를 벗어난 최초의 탐사선 이동속도

ㅁ 목차

1. 솔라 세일 아이디어와 구체화

2. 솔라 세일 우주선 발사

3. 솔라 세일 무한 에너지

4. 현 우주선의 화석 연료

5. 미래의 우주여행

1. 솔라 세일 아이디어와 구체화 

솔라 세일의 아이디어를 처음 내놓은 독일의 천문학자 요하네스 케플러는 혜성의 꼬리가 태양에서 멀어지는 것은 태양빛의 압력 때문일 것이라고 생각하고,

 

돛을 이용하면 태양빛으로 우주에서 항해가 가능하다는 가설을 내놓았습니다.

 

솔라 세일을 구체화하고 쏘아 올린 주인공은 미국의 행성협회입니다.

 

행성협회는 천문학자 칼 세이건이 1980년 설립한 비영리 과학단체로, 세이건은 성간여행을 위해서는 연료를 싣지 않는 우주선이 필요하다며 1976년 태양광 돛을 단 모델을 직접 제시했습니다.

2. 솔라 세일 우주선 발사 

솔라 세일 우주선은 전자레인지 크기인 초소형 인공위성 큐브샛에 탑재되어 발사되었습니다.

 

큐브샛이 1,000㎞의 목표 궤도에 안착하게 되면 큐브샛에서 돛대들이 펴지며 돛이 펼쳐지는 방식으로 돛이 활짝 펼쳐지는 데는 약 25분이 걸리게 됩니다.

 

한 변의 길이가 약 9m인 삼각형 형태의 돛 4개가 모여 정사각 모양을 이루며, 면적은 약 80㎡이고 두께는 2.5㎛로,

 

이 돛은 얇은 필름에 내장된 작은 격자를 사용해 회절 효과를 일으키고, 이를 통해 우주선이 동력으로 광자를 보다 효율적으로 사용할 수 있게 합니다.

3. 솔라 세일 무한 에너지

솔라 세일은 연료를 사용하는 별도의 추진 장치가 없다는 것입니다.

 

오로지 돛에서 추진력을 얻는 원리로 햇빛(태양풍)만 있다면 어디서든 추진력을 만들어낼 수 있습니다.

 

태양에서 날아온 고속의 빛 입자(광자)들이 돛에 부딪힐 때 가해지는 힘으로 추진력을 얻어 우주로 날아가게 됩니다.

 

앞으로 50억 년은 계속 타오를 태양이 우주 범선의 무한한 추진 에너지인 셈입니다.

 

4. 현 우주선의 화석 연료

현 인류가 개발한 우주선이나 위성은 이동을 위한 추진제로 화석 연료를 사용하고 있어 무게가 무거워 가속하는데 한계가 있습니다.

 

인류가 장기간, 장거리의 우주 탐사를 시도하는 데 있어 연료는 큰 제약 사안으로 꼽히고 있습니다.

 

하지만 솔라 세일은 추진 장치가 없어 가볍기 때문에 현재 사용되는 로켓보다 더 빨리 가속할 수 있습니다.

 

5. 미래의 우주여행

인간이 만든 우주선 중 가장 빠른 보이저도 태양계에서 가장 가까운 센타우리 알파별(거리 4.3광년)까지 가는 데 무려 8만 년이나 걸립니다.

 

만약 연료가 필요 없다면 우주선을 가볍게 만들어 광속에 가깝게 가속시킬 수 있기 때문에 센타우리 알파별에 4.3년 안에 도달할 수 있게 됩니다.

 

항성간 우주 여행이 가능해지는 것입니다.