우주 엘리베이터 건설

우주 비행에 필요한 과학 기술

우주비행에 드는 비용 감소를 위해

우주 엘리베이터 기술과 비용 효과는 천문학적

입력시간 : 2019-04-26 14:52:44 , 최종수정 : 2019-04-29 22:48:32, 김태봉 기자

우주 엘리베이터

 

만약 지구에서 공을 던진다면 공은 아치형으로 둥글게 떨어질 것이다.

그리고 땅에 부딫힌다.

우주에서는 중력이 이와 같게 움직이게 만든다.하지만 수평으로 충분히 빠르게 움직이면 지구의 곡률이 땅으로부터 멀어지도록 만든다.

그래서 지구 궤도에 진입하기 위해서 로켓은 위로 올라가다가 옆으로 가속한다.

 

반면 우주엘리베이터는 화물을 가속시킬 에너지를 지구의 자전으로부터 가져온다.

아이가 손에 개미가 있는 상태에서 줄달린 장난감을 뺑뺑이 돌리고 있는걸 상상해보자. 그 줄에서 개미는 줄을 타고 위로 올라가고 있다.

올라가면 올라갈수록 빠르게 움직인다.

 

로켓과 우주엘리베이터로 화물을 올리는 것을 비교하면 단지 올라갈 힘만 있으면 된다.

빠른 수평속도는 지구의 자전으로부터 얻는다. 하지만 분명히 우주엘리베이터는 인간이 만든것 중 가장 크고 비싼 단일건축물이 될것이다.

 

그럼, 그만한 가치가 있을까?

우주 엘리베이터는 전반적으로 비용을 감소시킬 것이다.

로켓은 엄청난양의 로켓연료를 적은양의 화물을 우주로 보내기위해 사용한다.

 

평균적으로, 1KG을 올리는데 2만 달러가 든다.

한 사람을 올릴 때는 130만 달러, 차를 올리기 위해선 4천만 달러,

우주정거장(ISS)을 짓기 위해서는 수십억 달러가 들어간다.

이 어마어마한 비용은 인간이 우주로 진출하는 것에 대한 주요한 장애물이었다.

아무리 발전된 기술이 있다 하더라도 단 시일내 줄일 수 는없다.

 

우주 엘리베이터가 이 문제를 풀어줄 것이다.

우주 엘리베이터가 건설되면, 비용은 1/100로 줄어 킬로그램 당 200달러가 될 것으로 예상된다.

만약 저렴한 우주 엘리베이터에 200억 달러가 든다면,그 비용을 회수하기 위해서는 백만 톤만 올리면 된다. 국제 우주 정거장 2개 정도의 무게다.

 

그럼 우주 엘리베이터는 어떻게 생겼을까?

우주 엘리베이터 네 개의 주요 구성 요소는 밧줄, , 균형추, 그리고 클라이머(승강기). 우주 엘리베이터의 엘리베이터 부분은 밧줄과 클라이머다.

 

테더는 지구표면으로부터 우주까지 뻗어있고,클라이머는 기존의 엘리베이터 카와 같다. 테더를 따라 위아래로 움직이는 방이다.

기반에는 닻이 있다. 지구에 밧줄을 고정하고, 클라이머를 위한 선착장 까지 이어준다. 꼭대기에는 밧줄의 윗부분을 붙잡고 있는 균형추가 있다.

밧줄은 끈처럼 강하게 붙잡혀있고, 균형추로부터 장력을 받는다.

추는 지구 표면으로 부터 36,000km 이상의 고도의 위치해 있으며, 우주정거장이 될수도 있다.

 

우주항구 엘리베이터에서 시작하는 모든 미션을 위한 출발점인 것이다.

그러나 우리가 정말로 우주엘리베이터를 지을 수 있을까?

가능하다고 말하긴 어렵다. 가장 큰 문제는 밧줄이다.

그것은 가볍고, 저렴해야하며, 우리가 현재 생산할 수 있는 그 어떤 재료보다도 더욱 안정적이어야 한다.

 

그래핀과 다이아몬드 나노섬유같은 유망한 재료가 있지만, 그것들 조차 충분히 강하지 못하다. 그리고 그외의 여러방면에서도 믿을수 없을만큼 강해야 한다.

밧줄은 대기 부식, 방사선, 유성과 우주쓰레기 충돌도 견뎌낼 수 있어야 한다. 게다가, 엘리베이터를 올라가는데는 며칠이 걸린다.

 

어떻게 클라이머에 전원을 공급할까?

클라이머는 올라가는데 많은 에너지를 필요로 한다.

엘리베이터에 핵발전기를 달아야 할까?

아니면 초강력레이저로 지상에서 전원을 공급해줘야 할까?

그리고 대체 어디에서 36000km의 밧줄을 만들 재료를 가져올까?

지구에서 만들어서 우주로 쏴야할까?

아니면 우주에서 만들어서 지구로 내려야할까?

소행성채굴이 답이 될 수 있을까?

 

간단히 말해, 여전히 극복해야할 주요 기술적 난관들이 남아있다.

그렇다고 우주 엘리베이터가 위험부담이 없는것도 아니다.

만약 밧줄이 끊어지기라도 한다면, 엄청난 규모로 붕괴될 것이다.

만약 닻 가까이서 부서진다면, 균형추에 의해 가해지는 힘이 엘리베이터 전체를 끌어올리게 될 것이고, 우주로 올라갈 것이다.

만약 균형추 근처에서 밧줄이 끊어진다면, 밧줄은 추락할 것이고, 지구를 둘러 싸고 채찍처럼 될것이다.

그 결과 생성된 궤도의 우주쓰레기들은 미래의 우주비행에 심각한 문제들을 야기할 것이다.

 

만약 우리가 지구에 우주엘리베이터를 짓는다면, 우리는 단 한번만에 제대로 해내야만 한다.

이러한 이유로 몇몇 전문가들은 첫번째 건물을 제안했다.

달의 우주엘리베이터를 말한다.

달의 중력은 지구에비해 훨씬 약하다.

그래서 약하지만 기존에 사용되던 케블라같은 재료들도 밧줄로 사용될 수 있다.

모든 이런 어려움들이 있음에도, 작동하는 우주엘리베이터를 가지는 것으로 얻는 이득은 엄청날 것이다.

이는 진정한 우주문명이 되기위한 첫걸음일 것이다.

우리가 우주 엘리베이터를 건설하지 못할지도 모른다.

하지만 그렇게 노력함으로써 우리는 엄청나게 많은 것을 배울 수 있을것이다.

그리고 언젠가 우주를 탐험 할때가 온다면, 영광스러운 미래에 관한 꿈들은 현실이 될것이다.


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