지난 10 년 동안 태양계 너머 수천 개의 행성이 발견되었습니다. 이것은 우주 탐사에 대한 관심을 새롭게하는 효과를 가져 왔으며, 여기에는 우주 비행사를 탐사하기 위해 우주선을 보낼 가능성이 포함됩니다. 관련 과제를 고려할 때, 오랜 시간 동안 널리 알려진 가벼운 항해 개념과 같은 여러 가지 고급 개념이 탐구되고 있습니다. 획기적인 스타 샷 유사한 제안).
그러나 최근 몇 년간, 과학자들은 전기 망 (electric sail)으로 알려진 잠재적으로 더 효과적인 개념을 제안했는데, 여기서 와이어 메쉬로 구성된 돛은 태양풍 입자를 편향시키기 위해 전하를 생성하여 운동량을 생성합니다. 최근 연구에서 두 하버드 과학자들은이 방법들을 비교하고 대조하여 다른 유형의 임무에 더 유리한 방법을 결정했습니다.
이 연구는 최근에 온라인으로 나타 났으며 다음에 의해 출판을 위해 검토되고 있습니다. Acta AstronauticaManasavi Lingam과 Abraham Loeb (Florida Institute of Technology) 조교수, Harvard University의 Frank B. Baird Jr. 과학 교수, 이론 및 계산 연구소 (ITC) 소장, 각기.
가벼운 돛의 개념은 시간이 지남에 따라 가속되는 별의 반사 압력 (일명 태양풍)을 사용하는 큰 반사 물질이 장착 된 우주선이 오랜 시간 동안 인정한 개념입니다. 이 기술의 주요 장점은 우주선이 자체 연료 공급을 수송 할 필요가 없다는 것인데, 이는 일반적으로 우주선 질량의 대부분을 차지합니다.
이것은 반응 속도가 빛의 속도의 일부에 도달해야하기 때문에 성간 이동에 특히 중요합니다.씨)는 엄청납니다. 반물질 추진과 같은 개념이나 아직 검증되지 않은 (또는 가상적인) 물리학에 의존하는 개념과는 달리, 태양 / 빛 돛은이 시점에서 완전히 입증 된 기술과 물리학을 사용합니다.
다른 장점은 태양 복사 이외의 수단을 사용하여 가벼운 항해를 가속화 할 수 있다는 사실입니다. Lingam은 Space Magazine에 이메일을 통해 설명했습니다.
“레이저 어레이 또는 태양 / 별 방사능으로 빛의 돛을 '밀어 낼'수 있습니다. 두 경우 모두, 가벼운 돛의 주요 장점은 화학 로켓과 달리 연료를 기내로 운반 할 필요가 없다는 것입니다. 화학 로켓의 질량은 대부분 연료 때문이므로 우주선의 질량이 크게 줄어 듭니다. 전기 돛에도 동일한 장점이 적용됩니다.”
그러나 최근에는 1988 년 Robert Zubrin과 Dana Andrews가 제안한 마그네틱 세일 (일명 "magsails") 및 2006 년 Pekka Janhunen이 제안한 전기 세일과 같이이 개념에 대한 변형이 개발되었습니다. 전자는 초전도 루프가 전기장을 생성하는 반면, 후자는 작은 와이어의 돛을 통해 자기장을 발생 시키며, 둘 다 태양풍을 차단합니다.
이러한 개념은 기존의 태양 또는 가벼운 항해와는 현저한 차이점이 있습니다. Lingam은 다음과 같이 설명했다.
“전기 돛은 전기장을 통해 그것들을 편향시켜 하전 된 태양 / 별의 바람 입자 (이 예에서는 양성자)로부터 운동량의 전달에 의존하는 반면, 빛 돛은 별에서 방출 된 광자로부터의 운동량 전달에 의존합니다. 따라서 별의 바람은 전기 돛을 구동하지만 별에 의해 방출되는 전자기 복사는 빛 돛을 구동합니다.”
흥미롭게도 일부 연구자들은 자기 항해가 목적지에 가까워 질 때 가벼운 항해를 늦추는 가능한 수단으로 간주해 왔습니다. 그 중 한 사람은 프랑크푸르트 괴테 대학교 이론 물리 연구소의 클라우디우스 그로스 교수와 프로젝트 잠자리의 주요 조사관 인 안드레아스 하인과 켈빈 F. 롱입니다. 획기적인 스타 샷).
세 가지 개념 모두 별에서 방출되는 방사선을 운동량으로 변환 할 수는 있지만 단점이 있습니다. 우선 전기 돛은 호스트 스타의 속성에 크게 의존합니다. 반면에, 빛의 돛은 M- 타입 (적색 왜성) 별들에 관해서는 별다른 영향을 미치지 않습니다. 왜냐하면 방사선 압력이 별 시스템을 탈출하기에 충분한 속도를 생성하기에 충분히 높지 않기 때문입니다.
이것은 질량이 매우 낮은 초 냉각 M 형 왜소가 우주에서 대다수의 별을 설명하는 방법으로 볼 때 다소 제한적인 문제이며, 은하수에서 별의 75 %를 차지합니다. 붉은 왜성들은 다른 종류의 별들에 비해 믿을 수 없을 정도로 오래 살며 최대 10 조 년 동안 주된 순서로 남아있을 수 있습니다. 따라서, 적색 왜성 시스템을 이용할 수있는 추진 시스템은 더 긴 시간 규모에 걸쳐 바람직 할 것이다.
이러한 고려 사항 때문에 Lingam과 Loeb는 여러 종류의 별과 관련하여 성간 이동 방법 (빛 돛 또는 전자 돛)을 결정하려고했습니다. F 형 (흰색), G 형 (노란색), K- 유형 (주황색) 및 M 유형 별. 각 클래스의 방사선 특성을 고려한 후, 그들은 우주선의 질량을 고려하여 다음과 같이 설정했습니다. 획기적인 스타 샷.
그들이 발견 한 것은 전기 돛과 짝을 이루는 우주선은 그램 규모의 우주선뿐만 아니라 대부분의 별에 근접한 더 나은 추진 수단을 나타냅니다. 스타 샷). 그러나 Lingam과 Loeb의 계산에 따르면, 전기 항해 우주선이 성간 여행을 실용적으로 만드는 속도에 도달하는 데 시간이 훨씬 오래 걸린다는 것도 알았습니다.
대신에, 레이저 어레이 (예를 들어 획기적인 스타 샷과 같은)로 구동되는 라이트 세일을 고려한다면, 라이트 세일을 통해 상대 론적 속도 (예를 들어, 라이트의 10 %)를 직접 달성 할 수 있습니다. 대조적으로, 별풍에 의해 구동되는 전기 돛은 단지 빛의 속도의 단지 0.1 %의 속도를 달성합니다.”라고 Lingam은 말했다.
전기 돛은 0.1을 달성 할 수 있지만 씨 결국 별들과의 근접한 접근을 반복적으로하면서 그들은 백만 년 동안 10,000 번의 만남이 필요할 것으로 추정했다. Lingam이 말했듯이 :
“전자 항해는 성간 여행을 수행하는 실용적인 수단을 나타냅니다. 그러나이 방법을 사용하고자하는 모든 기술 종은 상대 론적 속도를 달성하는이 전체 과정이 약 백만 년이 필요하기 때문에 오래 지속되어야 할 것이다. 그러한 오래 사는 종이 존재한다면, 전기 항해는 오랜 시간 (수백만 년)에 걸쳐 은하수를 탐험하는 상당히 편리하고 에너지 효율적인 수단을 나타냅니다.
백만 년은 우주적인 관점에서 눈을 깜박이는 것 이상이지만, 적어도 문명의 수명 측면에서 볼 때 엄청나게 길다. 우리의 표준. 종으로서 인류는 약 20 만 년 동안 존재 해 왔으며 약 6000 년 동안 그 역사를 기록해 왔습니다. 지금까지 우리는 지난 60 년 동안 우주를 떠나는 문명이었습니다.
레이저로 가속 될 수있는 에르고는 우리의 생애에서 외계 행성을 탐험하는 가장 실용적인 수단으로 남아 있습니다. 이 연구의 또 다른 의미는 그것이 외계 지능 (SETI)을 검색 할 수있는 방법이다. 기술 활동의 표시 (일명 technosignature)를 우주에서 검색 할 때 과학자들은 인식 할 수있는 표시를 찾아야합니다.
전기 돛의 이점을 감안할 때 외계 문명이 비슷한 기술보다이 기술을 선호 할 수 있습니다. Loeb 교수는 이메일을 통해 Space Magazine에 다음과 같이 설명했습니다.
“우리의 계산은 진보 된 문명이 바람이나 복사의 형태로 별의 자연적인 산출물에 기초한 추진을 위해 가벼운 돛보다 전기 돛의 사용을 선호 할 것임을 암시합니다. 그러나 기술 문명이 속도를 달성하거나 호스트 스타가 생산하는 전력으로 추진 할 수없는 대형화물을 발사하려는 경우 강력한 인공 지능 광선과 같은 인공 광선에 의해 추진되는 가벼운 돛을 선호 할 수 있습니다 레이저. 상황은 엔진과 같은 인공적인 수단에 의해 추진되는 더 크거나 빠른 배와 비교하여 대자연에 의해 무료로 제공되는 바람을 사용하는 범선의 차이와 유사합니다.”
불행히도 Loeb이 덧붙인 것처럼, 전기 돛은 전기 와이어 메쉬로 구성되어 있고 명백한 기술을 나타내지 않기 때문에 먼 거리에서 쉽게 감지 할 수 없습니다. “따라서 SETI는 주로 출항지 근처의 항해 경계 너머로 광선의 누출로 인해 또는 광선이 가까워 질 때 햇빛을 반사하기 때문에 가시적으로 보이는 광선 항해에 중점을 두어야합니다. 소행성이나 비슷한 크기의 혜성과 같은 태양.”
그러나 Lingam과 Loeb는 전기 돛이 정확히 같은 이유로 외계 문명에 매력적인 옵션이 될 수 있다고 강조했다. 전기 돛은 에너지 효율적일뿐만 아니라 유출에도 영향을받지 않으므로 별 하나의 시스템에서 다른 시스템으로 이동할 수 있습니다. 페르미 역설에 대한 가능한 해결책? 혹시!
어쨌든,이 연구는 이웃 스타 시스템을 탐색하려는 현재 계획이 수명보다 속도를 강조하는 개념에 중점을 두어야 함을 나타냅니다. 이것은 전기 또는 자기 항해 (이온을위한 우주를 계속 탐험 할 수있는)를 배치하는 것은 나쁜 생각이지만, 우리의 일생 동안 다른 별 시스템에 도달 할 수있는 임무는 현재 선호되는 옵션처럼 보인다는 것을 의미합니다.
