이 시각화는 두 개의 머징 블랙홀을 보여줍니다.이 블랙홀은 레이저 빔 스윙 속도가 향상 될 수 있습니다.
(이미지 : © NASA의 고다드 우주 비행 센터)
미래의 우주선은 블랙홀을 별을 탐험하기위한 강력한 발사대로 사용할 수 있습니다.
새로운 연구는 블랙홀 주위를 구부려서 우주선을 빛의 속도에 가깝게 추진하는 데 도움이되는 추가 에너지를 제공하는 레이저 빔 발사를 계획하고 있습니다. 천문학 자들은 외계인 문명이 블랙홀의 쌍이 예상보다 더 자주 합병되는지를 조사함으로써 외계 문명이 "후광 드라이브"를 사용하고 있다는 신호를 찾을 수있다.
뉴욕 컬럼비아 대학교의 천체 물리학자인 David Kipping은 "게이머의 사고 방식"을 통해 후광 구동에 대한 아이디어를 생각해 냈습니다.
Kipping은 Space.com에 "컴퓨터 게임에서는 게임 규칙에 의해 금지되는 강력한 기능을 수행 할 수있는 해킹을 발견 할 수있다"고 말했다. "이 경우 게임은 실제 세계이며, 문명이 순진하게 생각할 수있는 막대한 에너지 비용없이 은하계를 상대 론적으로 앞뒤로 비행 할 수있는 착취에 대해 생각해 보았습니다."
로켓을 사용하여 우주를 비행하는 데있어 주요 과제는 그들이 가지고 다니는 추진제 질량이 있습니다. 긴 여행에는 많은 추진 제가 필요하므로 로켓이 무겁게되어 더 많은 추진 제가 필요하므로 로켓이 더 무겁게됩니다. 로켓이 커질수록이 문제는 기하 급수적으로 악화됩니다.
그러나 추진 용 추진제를 운반하는 대신 거울 모양의 돛이 장착 된 우주선은 레이저를 사용하여 바깥쪽으로 밀어 낼 수 있습니다. 1 억 달러 혁신적인 Starshot 이니셔티브, 2016 년에 발표 된 강력한 레이저를 사용하여 우주선 속도를 최대 20 %까지 우리 시스템과 가장 가까운 별 시스템 인 알파 센타 우리 (Alpha Centauri)로 추진할 계획입니다.
획기적인 Starshot이 발사하려는 우주선은 각각 마이크로 칩 크기에 불과합니다. 키핑은 더 큰 우주선을 상대 속도로, 상당한 광속으로 가속하기 위해 중력의 도움을 찾았습니다.
우주선은 이제 행성이나 달과 같은 몸의 중력이 공간을 가로 질러 선박을 던지고 속도를 높이는 "새총 기동"을 정기적으로 사용합니다. 1963 년 유명한 물리학 자 프리먼 다이슨 (Freeman Dyson)은 어떤 크기의 우주선이라도 상대적인 속도로 날아 가기 위해 소형 백색 왜성 또는 중성자 별 주위의 새총 기동에 의존 할 수 있다고 제안했다. 다이슨 (Dyson)은 다이슨 구체, 진보 된 문명에 힘을 실어주기 위해 가능한 한 많은 에너지를 포착하기 위해 별을 감싸는 거대한 구조물)
그러나 "다이슨 슬링 샷 (Dyson slingshot)"은 극도의 중력과 그 죽은 별 쌍으로부터의 위험한 방사선을 통해 우주선을 손상시킬 위험이 있습니다. 대신 Kipping은 중력이 블랙홀의 가장자리에서 발사되는 레이저 빔의 에너지를 증가시켜 우주선을 지원할 수 있다고 제안합니다.
블랙홀은 중력장을 너무 강력하여 빛이 아니라 충분히 가까워지면 탈출 할 수 없습니다. 그들의 중력장은 또한 구멍으로 떨어지지 않는 광자 경로를 왜곡시킬 수 있습니다.
1993 년 물리학 자 Mark Stuckey는 블랙홀이 원칙적으로 "중력 거울"처럼 작용할 수 있다고 제안했다. 블랙홀의 중력은 광자 주위로 광자를 새총하여 다시 소스로 날아갈 수 있다는 점이다. Kipping은 블랙홀이 광자 소스를 향해 움직이면 "부메랑 광자"는 블랙홀 에너지의 일부를 빨아 들일 것이라고 계산했다.
Kipping은 목성의 질량을 가진 우주선조차도 상대 론적 속도를 달성 할 수 있다는 것을 발견했다. "문명은 은하의 중간 지점으로 블랙홀을 이용할 수있다"고 그는 적었다. 연구 영국 Interplanetary Society 저널에 의해 승인되었으며 arXiv 프리 프린트 서버에서 2 월 28 일 온라인에 자세히 설명되어 있습니다.
블랙홀이 빠르게 움직일수록 후광 드라이브가 더 많은 에너지를 끌어들일 수 있습니다. 따라서 Kipping은 합병 전에 서로를 향해 나선형으로 배열 된 블랙홀 쌍을 사용하는 데 중점을 두었습니다.
천문학 자들은 외계 문명이 그러한 엔진으로 여행하기 위해 블랙홀 쌍을 이용하고 있다는 신호를 찾을 수 있습니다. 예를 들어, 후광 구동 장치는 효과적으로 이러한 에너지를 훔칠 것입니다 이진 블랙홀 시스템키핑은 블랙홀 쌍이 자연스럽게 예상되는 것 이상으로 병합되는 속도를 증가 시킨다고 말했다.
그의 발견은 상대적인 속도로 서로 공전하는 블랙홀 쌍의 부스트를 기반으로했다. 은하수에는 약 1 천만 쌍의 블랙홀이 있지만, Kipping은 비교적 빠른 속도로 합병되기 때문에 상대 론적 속도로 오랫동안 궤도를 돌릴 가능성이 거의 없다고 지적했다.
그러나 그는 고립되고 회전하는 블랙홀이 상대 론적 속도로 후광 구동을 시작할 수 있다고 언급했다. "우리는 이미 상대론적이고 회전하는 초 거대 블랙홀의 수많은 예를 알고있다"고 지적했다.
후핑 드라이브의 가장 큰 단점은 "가장 가까운 블랙홀로 이동해야한다는 것"이라고 Kipping 씨는 말했다. "고속도로 시스템을 타려면 일회성 요금을 지불하는 것과 비슷합니다. 가장 가까운 액세스 포인트에 도달하려면 약간의 에너지를 지불해야하지만 그 후에는 원하는만큼 무료로 타실 수 있습니다."
헤일로 드라이브는 블랙홀 직경의 약 5 ~ 50 배 거리에서 블랙홀에 근접해서 만 작동합니다. "이것은 가장 가까운 블랙홀로 먼저 가야하는 이유이며 [왜 당신은] 수년간의 우주에서 이것을 할 수는 없다"고 Kipping 씨는 말했다. "우리는 여전히 고속도로 시스템을 타기 위해 근처의 별을 여행 할 수단이 여전히 필요합니다.
"상대론적인 비행을 원한다면 어떤 추진 시스템을 사용하든 엄청난 에너지 수준이 필요하다"고 덧붙였다. "이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 천체를 문자 그대로 사용하기 때문에 천체를 동력원으로 사용하는 것입니다. 천문학적 수준의 에너지 그들 안에. 이 경우 블랙홀 바이너리는 본질적으로 우리가 그것을 누르기를 기다리는 거대한 배터리입니다. 아이디어는 자연과 대항하지 않고 자연과 함께 일하는 것입니다. "
키핑은 현재 상대 론적 비행을 위해 다른 천문 시스템을 활용하는 방법을 조사하고 있습니다. 이러한 기술은 "할로 드라이브 방식만큼 효율적이거나 빠르지는 않지만 이러한 시스템은 이러한 여정에 필요한 에너지를 충분히 보유하고있다"고 Kipping은 말했다.
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