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박종진의 과학 이야기- 지구 탈출

세상의 모든 것은 돈과 연관되어 있다. 우리가 3차원이라는 물질 세상에 살기 때문이다. 우스운 얘기지만 돈이 없으면 함부로 죽지도 못하는 세상이다. 돈 들어가는 일 중 우주 탐사만큼 밑 빠진 독에 물 붓는 것은 또 없다. 그런 우주 탐사 비용 중에서도 비싼 값을 치러야 하는 것은 지구 탈출에 드는 돈이다.     지구 중력이 없다면 사람을 포함해서 지상의 모든 물체는 공중으로 날아가 버릴 것이다. 지구 중심에서 잡아당기는 중력 때문에 산, 바다, 자동차, 사람, 심지어는 연필 한 자루까지 제 자리를 지키고 있다. 그렇게 고마운 힘이기는 하지만 우주로 향하는 로켓이 지구 중력권을 벗어나려면 중력을 이기는 더 큰 힘을 내야 하는데 만만찮다. 로켓이 무거울수록 당연히 더 많은 연료를 소비해야 지구의 중력을 거스를 수 있다. 지금까지는 그런 발사체를 한 번 쓰고 버렸지만, 꾸준히 연구하고 개발하여 앞으로는 몇 번 더 쓸 수 있게 되었다.     휘영청 밝은 달이 떠있는 하늘을 보면 아무 것도 없는 공간을 거칠 것 없이 날아가서 금방 달에 도착할 것 같은 생각을 하지만 실제로는 그렇지 않다. 엄청난 연료를 태워서 일단 하늘 높이 오른 우주선은 인공위성처럼 지구 궤도를 따라 몇 바퀴 돌면서 나중에 찌그러진 타원 궤도를 만들어 도는 척하다가 힘을 받아 지구의 중력을 벗어난다. 그렇게 하면 여행 시간은 조금 더 걸리더라도 연료를 아껴 훨씬 적은 비용으로 지구를 떠날 수 있다. 달에 도착해서는 그 반대로 달 궤도를 따라 돌며 속력을 줄이다가 어느 순간 달의 중력을 이기며 착륙한다.   과학자들은 지구 탈출을 쉽고 싸게 하려고 추진 로켓을 재사용하는 연구를 진행하면서 동시에 다른 기상천외한 방법도 고려 중이다. 공상과학영화에서 보면 지상에서 지구의 정지 궤도까지 올라가는 엘리베이터가 나온다. 영화니까 그렇지 지상에서 8만km나 되는 높이까지 엘리베이터를 운용한다는 것은 사실 현대 과학기술로는 불가능하다.     얼마나 먼 거리냐면 서울에서 부산까지의 약 230배나 되는 거리, 아니 높이다. 그나마 서울에서 부산까지는 땅에 구조물을 설치하므로 가능할지 모를지만 그냥 공중으로 엘리베이터를 올려보내는 것은 암만 생각해도 말이 안 된다. 그러나 과학기술이 조금 더 발달하면 가능할 수도 있다는 생각에 그런 얼토당토 않은 계획을 계속 추진하는 이유는 무엇보다도 지구 탈출 비용면에서 엄청난 차이가 있기 때문이다.   아직은 상상 속 이론적인 단계에 지나지 않지만, 기술적인 문제만 해결한다고 시작할 수도 없다. 테러나 태풍에 의한 손상이나 그 결과 야기되는 위험도 그냥 지나칠 수 없고, 우주 공간에 떠다니는 쓰레기와 충돌할 수도 있어서 기술적인 문제가 해결되고 자본이 있다고 바로 시작할 수 있는 일이 아니다.   우리는 이미 무중력 상태에서 중력을 만드는 방법을 알고 있고 반대로 UFO처럼 중력을 상쇄하는 장치를 만들 수도 있다는 상상을 한다. 벼락이 치면 하나님이 노해서 그런 줄 알던 우리는 지금 전기가 없으면 아무것도 못 한다. 백 년 전에 비록 소설이지만 대포알을 타고 달나라에 가던 상상을 하던 우리였지만 벌써 달에 발을 디뎠다. 유전자를 조작하여 생명을 좌지우지하는 세상에 할 수 없는 것이 과연 있을까? (작가)     박종진박종진 이야기 지구 중력권 지구 탈출 지구 궤도

2025-05-02

[박종진의 과학 이야기] 제2의 지구를 찾아서

우리가 속한 별이 태양이다. 태양은 수소 원자 두 개가 헬륨 원자 한 개가 되는 거대한 핵융합 원자로다. 그 과정에서 미세한 질량 결손이 발생하기 때문에 E=mc²에 의해서 막대한 빛과 열을 내는 것이다. 그러므로 별은 너무 뜨거워서 절대로 생명체가 살 수 없다. 생명체는 그런 별 주위를 공전하는 행성 위에서나 살 수 있다.     그렇다고 별의 주위를 도는 행성 모두에서 생명체가 살 수 있다는 말은 아니다. 생명체가 살 수 있는 적당한 온도와 액체 상태의 물이 있어야만 한다. 중심 별에 너무 가깝게 있으면 뜨거워서 살 수 없고, 너무 멀리 있어도 추워서 살기가 불가능하다. 태양계에서는 우리 지구가 공전하는 궤도가 바로 '생명체 거주 가능 구역'이다.   우리는 먼저 지구와 가장 가까운 천체인 달에 첫발을 디뎠다. 그리고 지금은 화성에 유인 우주선을 보낼 계획을 세우고 있다. 하지만 지구에서 화성까지 최첨단 우주선으로도 편도 당 7개월이 소요된다. 지구의 바로 이웃 행성인 화성까지의 여행도 이러한데 보이저 1호는 태양계의 끝자락까지 가는 데 무려 35년이나 걸려서 지금 막 태양이라는 별을 떠나 다른 별로 향하는 중이다.     우리의 별인 태양과 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리 별까지 빛의 속도로 4년이 조금 넘게 걸리는데 1977년에 발사된 보이저 1호가 거기까지 가려면 7만 년이 걸리며 최첨단 우주선을 타고 가도 3만 년이나 걸리는 곳이다. 성간 여행이 아주 불가능해 보이는 이유다.   아프리카 한 귀퉁이에서 시작된 호모 사피엔스가 전 세계로 퍼지며 바닷길을 택했을 때 우리의 선조는 배에 돛을 달고 바람의 힘을 이용해 항해했다. 그리고 그 후손들도 우주여행을 할 때 똑같은 생각을 했다. 공기 저항이 없는 우주 공간을 여행할 때 우주선에 큰 돛을 달고 태양풍을 이용해서 여행하려고 준비 중이다.   사실 Light-Sail의 아이디어는 오래 전 케플러가 친구이자 경쟁자였던 갈릴레이에게 농담처럼 얘기했던 적이 있다. 미래의 무인 우주선은 크기가 신용카드보다 작다. 카메라, 전원 장치, 내비게이션, 통신 장비 일체를 장착한 그런 소형 우주선 수천 개를 발사체를 이용해서 지구 궤도 위에 띄우고 우주 공간에 큰 돛을 펼치고 그 위에 그 작은 우주선들을 고정한 다음 지구에서 강한 레이저 빔을 그 돛에 쏘아 가속하면 저항이 없는 우주 공간에서 빛의 속도의 20% 정도까지 낼 수 있다는 것이다. 그런 속력이면 우리 태양과 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리까지 20년이면 도착할 수 있다.     공기 저항이 없는 우주 공간에서는 한 번 가속된 속도는 줄어들지 않기 때문에 이론적으로 계속 레이저를 쏘면 우주선은 점점 더 빠르게 움직일 수 있다. 준비하는데 20년, 우주선이 성간 여행하는 데 20년이 걸리고, 두 별이 4광년 정도 떨어져 있으니 결과를 전파로 쏘아 지구까지 도달시키는 데 4년이 조금 더 걸리니 넉넉잡고 50년 후면 프록시마 센타우리 별을 공전하는 제2의 지구가 될지도 모르는 행성 사진을 우리가 볼 수 있게 된다.     그렇게 돼서 그 행성이 정말 지구와 환경이 비슷해서 사람이 살 수 있을 만하다고 해도 문제는 실제로 사람이 거기로 이사하기가 불가능하다는 것이다. 지구에서 가장 가까운 별의 예를 든 것인데, 설사 빛의 속도로 난다고 해도 가는 데만 4년이 조금 넘게 걸리기 때문이다. (작가)   박종진박종진의 과학 이야기 지구 최첨단 우주선 지구 궤도 유인 우주선

2022-05-13

타임 ‘올해의 인물’에 머스크…“지구 안팎 삶에 비범한 영향”

시사주간지 타임이 ‘올해의 인물(Person of the Year)’에 테슬라 최고경영자(CEO) 일론 머스크를 선정했다.   타임은 13일 “올해의 인물은 영향력의 지표”라며 “지구의 삶과 어쩌면 지구 바깥의 삶까지 머스크만큼 비범한 영향을 미친 사람은 거의 없다”고 밝혔다.   머스크는 올해 세계 최대 전기차 업체 테슬라와 우주 탐사 기업 스페이스X를 이끌며 최고의 한 해를 보냈다.   테슬라는 실적 호조에 힘입어 시가총액 1조 달러를 넘었고 스페이스X는 민간인만을 우주선에 태운 채 지구 궤도를 도는 우주 관광에 성공했다.   에드워드 펠센털 타임 편집장은 “머스크는 세계 최고 부자일 뿐 아니라 아마도 사회의 거대한 변화를 보여주는 가장 풍부한 사례로 떠올랐다”며 “그는 지구와 지구 바깥의 삶을 개조하고 있다”고 평가했다.   이어 “머스크는 실존적 위기에 대한 해결책을 만들고 기술 거인 시대의 가능성과 위험성을 구체화했으며 사회의 가장 대담하고 파괴적인 변화를 이끌었다”고 진단했다.   타임은 별도의 프로필 기사에서 희대의 사기꾼과 흥행의 천재라는 상반된 평가를 받는 19세기 사업가 P.T. 바넘, 발명왕 토머스 에디슨, 철강왕 앤드루 카네기 등을 합쳐놓은 앞뒤를 가리지 않는 인물로 머스크를 소개했다.머스크 타임 일론 머스크 지구 궤도 시사주간지 타임

2021-12-13

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