가장 가까운 별조차도 너무 멀고 빛의 속도가 절대적인 상대 론적 우주에서 사는 것은 어렵습니다. 공상 과학 프랜차이즈가 왜 일상적으로 FTL (Faster-than-Light)을 플롯 장치로 사용하는지는 그리 놀라운 일이 아닙니다. 버튼을 누르고 페달을 밟으면 아무도 설명 할 수없는 멋진 드라이브 시스템이 시공간의 다른 위치로 우리를 보낼 것입니다.
그러나 최근 몇 년 동안 과학계는 특정 개념 인 알 큐비 에르 워프 드라이브 (Alcubierre Warp Drive)가 실제로 실현 가능할 수 있다는 주장에 대해 이해하기 쉽게 흥분하고 회의적이었습니다. 이것은 8 월 19 일부터 22 일까지 인디애나 폴리스에서 열린 미국 항공 우주 항공 추진 및 에너지 포럼 (American Institute of Aeronautics and Astronautics Propulsion and Energy Forum)에서 발표 된 주제였다.
이 프레젠테이션은 헌츠빌의 추진 연구 센터 (PRC)에있는 앨라배마 대학교 (University of Alabama)의 학부 엔지니어이자 연구 조셉 인 Joseph Agnew가 진행했습니다. "핵과 획기적인 추진의 미래"라는 제목의 세션의 일환으로 Agnew는 "예술 및 타당성 상태를 결정하기위한 워프 이론 및 기술의 검토"라는 제목의 연구 결과를 공유했습니다.
Agnew가 포장 된 주택에 대해 설명했듯이, 날실 추진 시스템의 이론은 비교적 간단합니다. 멕시코 물리학 자 미구엘 알 큐비 에르 (Miguel Alcubierre)가 1994 년에 처음 제안한이 FTL 시스템 개념은 사람에 의해 아인슈타인 (Einstein) 필드 방정식에 대한 이론적 인 (그러나 아마도 유효한) 솔루션으로 여겨지며 우주의 공간, 시간 및 에너지가 어떻게 상호 작용 하는지를 설명합니다.
평신도의 관점에서 볼 때, Alcubierre Drive는 파동으로 시공간 구조를 늘려서 FTL 이동을 달성하고, 그 뒤의 공간이 확장되는 동안 전방 공간이 수축되도록합니다. 이론적으로이 파도 속의 우주선은이“워프 버블”을 타고 빛의 속도를 넘어서 속도를 달성 할 수있을 것입니다. 이것이“Alcubierre Metric”입니다.
일반 상대성 맥락에서 해석되는이 워프 버블의 내부는 내부의 어떤 것에 대한 관성 기준 프레임을 구성합니다. 마찬가지로, 그러한 기포는 이전에 평평한 시공간 영역에 나타날 수 있으며 빛의 속도를 초과 할 수 있습니다. 우주선이 시공간을 통해 이동하지 않고 (시공간 자체를 이동), 기존의 상대 론적 효과 (시간 팽창과 같은)는 적용되지 않습니다.
요컨대, Alcubierre Metric은 기존의 의미에서 상대성 이론을 위반하지 않고 FTL 여행을 허용합니다. Agnew는 이메일을 통해 Space Magazine에 말한 것처럼 고등학교 때부터이 개념에서 영감을 얻어 그 이후로 그것을 추구해 왔습니다.
“저는 수학과 과학에 대해 더 깊이 파고 들어 공상 과학과 고급 이론에보다 기술적으로 관심을 가지기 시작했습니다. 나는 오리지널 시리즈와 다음 세대 인 Star Trek을보고 휴대폰, 태블릿 및 기타 편의 시설의 발명을 어떻게 예측하고 영감을 얻었는지 알아 차렸다. 나는 광자 어뢰, 페이저, 워프 드라이브와 같은 다른 기술에 대해 생각하고‘스타 트렉 과학’과‘실제 과학 동등 물’에 대해 무엇을 말해야하는지 연구했습니다. 그런 다음 Miguel Alcubierre가 원본 논문을 우연히 발견 한 후 잠시 동안 소화 한 후에 다른 키워드와 논문을 찾고 이론에 대해 더 깊이 알게되었습니다.”
이 개념은 일반적으로 완전히 이론적이고 투기적인 것으로 기각되었지만 최근 몇 년 동안 새로운 삶이 생겨났습니다. 이에 대한 학점은 NASA Johnson 우주 센터의 고급 추진 물리 연구소 (일명 "Eagleworks 실험실")의 고급 추진 팀장 인 Harold "Sonny"White 박사에게 큰 영향을줍니다.
White 박사는 2011 년 100 년 스타쉽 심포지엄에서 Alcubierre Metric의 업데이트 된 계산을 공유했습니다.이 제목은“Warp Field Mechanics 101”(그리고 같은 이름의 연구)이라는 제목의 주제였습니다. White 박사에 따르면 Alcubierre의 이론은 건전하지만 테스트와 개발이 필요했습니다. 그 이후로 그와 그의 동료들은 Eagleworks Lab을 통해 이러한 일들을 해왔습니다.
비슷한 맥락에서, Agnew는 그의 학문적 경력의 대부분을 워프 메커니즘의 이론과 메커니즘을 연구하는 데 보냈습니다. 기계 및 항공 우주 공학 부교수이자 UAH 추진 연구 센터의 교수 인 Jason Cassibry 박사의지도하에 Agnew의 연구는 날실 기계 연구에 의해 제시된 주요 장애물과 기회를 다루는 연구에서 정점에 이르렀습니다.
Agnew와 관련하여 가장 큰 것 중 하나는 과학 분야에서 "워프 드라이브"개념이 여전히 심각하게 고려되지 않는다는 사실입니다.
“필자의 경험에 따르면 워프 드라이브에 대한 언급은 과학 이론에서 벗어난 이론적이며 옳기 때문에 대화에 웃음을 가져 오는 경향이 있습니다. 사실, 종종 그것은 무시할만한 말을 겪으며 완전히 외설적 인 것으로서 이해 될 수 있습니다. 나는 내 자신의 경우에 그것을 처음에는 정신적으로 전형적인 초강도 개념과 같은 범주로 분류했다. 분명히 그것들은 모두 '빛의 속도는 최고 속도'가정을 위반하기 때문이다. 이론에 더주의를 기울여서 이러한 문제가 없다는 것을 깨달았습니다. 나는 개인이 진행 한 진전에 대해 더 많은 관심을 가질 것이라고 생각합니다. 역사적으로 이론적 인 아이디어의 본질은 정량적 결과 대신 방정식을 볼 때 실질적인 진전을보기가 훨씬 더 어렵 기 때문에 그 자체로 억제 가능성이 높습니다.“
이 분야는 아직 초기 단계에 있지만 최근에 많은 발전이있었습니다. 예를 들어, 2016 년 LIGO 과학자들이 자연 발생 중력파 (GWS)를 발견 한 바 있습니다.이 발견은 한 세기 전 아인슈타인의 예측을 확인했으며, 날실 구동의 기초가 실제로 존재 함을 증명합니다. Agnew가 지적했듯이, 이것은 아마도 가장 중요한 발전이지만 유일한 것은 아닙니다.
“지난 5-10 년 동안, 드라이브의 예상 효과를 예측하고, 드라이브가 어떻게 존재할 수 있는지를 결정하고, 기본적인 가정과 개념을 강화하고, 개인적으로 가장 좋아하는 선을 따라 많은 발전이있었습니다. 실험실에서 이론을 테스트하는 방법.
“몇 년 전 LIGO의 발견은 과학적으로 엄청난 도약 이었다는 것이 실험적으로 시공간이 거대한 중력장의 존재 하에서 '뒤틀리고'구부러 질 수 있다는 것을 증명했기 때문에 우리가 측정 할 수있는 방식으로 예전에는 아인슈타인 덕분에 이런 일이 일어날 가능성에 대한 이해가 있었지만 지금은 확실합니다.”
시스템은 시공간의 확장과 압축에 의존하기 때문에이 발견은 이러한 효과 중 일부가 자연스럽게 발생한다는 것을 보여 주었다. "이제 우리는 그 효과가 실제로 존재한다는 것을 알고 있습니다. 다음 질문은``어떻게 연구하고 실험실에서 스스로 생성 할 수 있습니까?"입니다. "분명히 이와 같은 것은 시간과 자원에 막대한 투자가 될 것이지만, 매우 유익 할 것입니다."
물론, 워프 드라이브 개념은 실험적 연구가 가능하기 전에 추가적인 지원과 수많은 진보가 필요합니다. 여기에는 기술 발전뿐만 아니라 이론적 틀 측면에서의 발전이 포함됩니다. Agnew는 이러한 문제가 하나의 대규모 과제가 아닌“물린 크기”문제로 취급된다면 진전이 이루어질 것이라고 확신합니다.
“실제로 워프 드라이브에 필요한 것은 작은 물체 나 배와 같은 로컬 방식으로 시공간을 확장하고 축소하는 방법입니다. 예를 들어 EM 장 또는 질량 형태의 매우 높은 에너지 밀도는 시공간에서 곡률을 유발할 수 있음을 알고 있습니다. 그러나 현재 우리의 문제를 분석하는 데는 엄청난 금액이 소요됩니다.”
“반면에, 기술 분야는 가능한 한 많은 장비와 프로세스를 개선하여 이러한 고 에너지 밀도를보다 타당하게 만들어야합니다. 일단 실험실 규모로 효과를 복제 할 수 있다면 중력의 작동 방식에 대해 훨씬 더 깊이 이해할 수 있고 아직 알려지지 않은 이론이나 허점에 대한 문을 열 수있을 것입니다. 요약하자면, 가장 큰 장애물은 에너지이며, 그로 인해 더 큰 EM 필드, 더 민감한 장비 등을 필요로하는 기술적 장애물이 발생합니다.“
날실 거품을 생성하는 데 필요한 양의 양의 에너지와 음의 에너지가 Alcubierre의 개념과 관련된 가장 큰 도전 과제입니다. 현재 과학자들은 기포를 생성하는 데 필요한 음의 에너지 밀도를 유지하는 유일한 방법은 이국적인 물질을 통한 것이라고 믿고 있습니다. 과학자들은 또한 총 에너지 요구량이 목성의 질량과 동일 할 것으로 추정합니다.
그러나 이것은 초기의 에너지 추정치보다 현저히 감소한 것으로, 이는 전체 우주와 동등한 에너지 질량을 취할 것이라고 주장했습니다. 그럼에도 불구하고 목성 질량의 이국적 물질은 여전히 엄청나게 크다. 이와 관련하여 에너지 요구 사항을보다 현실적인 것으로 축소하려면 상당한 진전이 필요합니다.
이를 가능하게하는 유일한 방법은 양자 물리학, 양자 역학 및 메타 물질의 추가 발전을 통한 것이라고 Agnew는 말했다. 기술적 인 측면에서, 초전도체, 간섭계 및 자기 발생기의 생성에있어서 추가적인 진전이 필요할 것이다. 물론 자금 조달 문제도 있는데, 이는“외부”로 간주되는 개념에있어 항상 어려운 문제입니다.
그러나 Agnew가 말했듯이, 그것은 극복 할 수없는 도전이 아닙니다. 지금까지 이루어진 진보를 고려하면
“이 이론은 지금까지 추구 할 가치가 있으며, 합법적이라는 증거를 제공하는 것이 이전보다 훨씬 쉬워졌습니다. 자원 배분에 대한 정당화 측면에서 볼 때 태양계를 넘어서, 심지어 은하계를 넘어서 탐색하는 능력이 인류에게 엄청난 도약이 될 것임을 알기가 어렵지 않습니다. 그리고 연구의 범위를 넓힌 결과 기술의 성장은 확실히 도움이 될 것입니다.”
항공 전자 공학, 핵 연구, 우주 탐사, 전기 자동차 및 재사용 가능한 로켓 부스터와 같이 Alcubierre Warp Drive는 오르막길과 싸워야 할 개념 중 하나가 될 것으로 보입니다. 그러나 이러한 다른 역사적 사례가 어떤 징후라면 결국에는 돌아올 수없는 지점을 통과하고 갑자기 완전히 가능해 보일 수 있습니다!
그리고 외계 행성 (다른 폭발적인 천문학 분야)에 대한 우리의 집착이 증가함에 따라, 잠재적으로 거주 가능한 행성을 찾기 위해 근처의 별들에게 임무를 보내기를 희망하는 사람들이 부족하지 않습니다. 그리고 앞서 언급 한 예들이 분명히 보여 주듯이 때로는 볼 롤링을 얻는 데 필요한 모든 것이 좋은 추진력입니다.
상단 이미지 –“IXS 우주선 ". 신용 ©: 마크 레이더 메이커 (2016)
