1
일반지구과학 및 실습 II
1 3 주 차 : 우 주 에 서 의 생 명
2
5. 별과 별사이의 여행과 문명의 암시
다른 항성계에 있는 다른 세계를 실제로
방문할 수 있을까?
5 . 1 별 과 별 사 이 의 여 행 은 얼 마 나 어 려 운 가 ?
3• 수많은 공상과학 영화에서 다루는 우주여행 기술의 어떤 것도 실현가능하다고 생각하는 적당한 이유는 아직 찾지 못하였다
• 빛의 속도보다 빨리 여행하는 기술도 없다
• 그럼에도 불구하고 우리는 이미 우리의 첫 특사를 별에 보냈다
• 미래에 이러한 기술을 개발하지 못할 것이라고 여길만한 이유가 전혀 없다.
별 과 별 사 이 의 여 행 을 위 한 도 전
4• 태양계를 벗어나 별 사이를 여행할 우주선
• 지금까지 5대 발사
• 행성 탐사선인 파이오니어10호, 파이오니어11호, 보이저1호, 보이저2호와 뉴호라이즌호
• 인간이 만든 것중에서 가장 빠르게 여행하는 것이지만 속도는 광속의 10,000분의 1도 안 된다 태양에서 가장 가까운 항성계(알파 센타우리)까지 100,000년 정도 걸릴
것이지만 이들의 궤적은 알파 센타우리 근처에는 가지 않을 것
• 미래의 수백만 년 혹은 수억 년 동안 우리은하를 방랑하며 어떤 천체도 가까이 지나지 않으면서 단순히 여행을 계속할 것
• 파이오니어와 보이저 탐사선에는 언젠가 누군가와 만나게 될 경우를 대비해 지구로부터의 환영인사문이 담긴 CD가 실려 있다
• 인류생존기간에 별과 별사이를 여행하려면
• 빛의 속도로 여행할 수 있는 우주선이 필요
• 전세계에서 매년 사용하는 에너지의 몇천 배의 에너지가 필요
• 보통의 원자나 이온들이 고에너지 우주광선의 형태로 폭주하게 되어 새로운 상태의 안전장치가 필요
• 상대성이론에 의한 시간지연현상이 일어나게 된다
우 주 여 행 용 우 주 선 설 계
5• 오리온 프로젝트
• 1960년대에 상대적으로 작은 수소 폭탄의 반복 폭발로 추진되는 우주 여행용 우주선을 구상
• 우주선으로부터 수십 미터 떨어진 곳에서 폭발이 일어나고 이 한 번의 폭발에 의해 생긴 기화된 파편들은 우주선의 뒤에 위치한 ‘추진판’에 충격을 가하면서 우주선이 가속
• 계산에 따르면 100년 정도밖에 안 걸리는 알파 센타우리까지 가는데 100만여 개의 수소 폭탄의 빠른 폭발로 추진 가능
• 이론적으로는 현재 존재하는 기술로도 우주 여행용 우주선인 오리온을 건조할 수 있다
• 비용이 아주 많이 들 것이며 우주에서 핵폭발을 금지하는 국제 조약에 어긋난다
• 별 사이 여행이 여전히 쉽지는 않다
• 현재 기술로는 그렇게 빨리 여행할 수가 없다
• 빠른 로켓은 연료를 많이 필요로 하지만 연료를 추가할수록 중량이 커진다
• 로켓의 가속을 더욱 어렵게 만든다
• 아주 이상적인 경우인 핵연료를 실은 로켓이더라도 광속의 몇 퍼센트 속력에 조차 도달할 수 없다
우 주 여 행 용 우 주 선 설 계
6• 물질-반물질 소멸로 인한 에너지를 만드는 엔진을 가진 우주선
• 핵폭발이 원자핵의 1% 질량을 에너지로 만드는 반면 물질-반물질 소멸은 ‘모든’ 소멸되는 질량을 에너지로 전환
• 물질-반물질 엔진을 가진 우주선은 광속의 90% 혹은 그 이상의 속도에 도달할 수 있을지 모른다
• 이 속도로는 상대론에 의한 시간 지연이 뚜렷하며 승무원 들은 주변의 천체들에 수년 내에 도달할 것
• 하지만 반물질의 자연 저장소가 존재하지 않기 때문에 수 톤의 반물질을 제조해야 할 것이고 여행을 계속하기 위해 이를 안전하게 저장해야 하는데 현재의 기술로는 불가능하다
• 성간 램제트
• 거대한 흡입구로 성간수소를 모아서 핵엔진의 연료로 사용
• 진행방향에서 연료를 모으기 때문에 우주선은 연료를 싣고 갈 필요가 없을 것
• 성간기체의 밀도가 아주 낮기 때문에 거대한 흡입구가 필요할 것
5 . 2 외 계 인 은 어 디 에 있 을 까 ?
7• 외계에 어떤 지적생명체가 은하문명을 발전 시켰을까?
• 별 주위에서 문명이 일어날 수 있는 전체 확률이 100만분의 1이라고 가정
• 우리은하 내 별이 1,000억 개라면 우리은하에서만 대략 10만 개의 문명이 존재
• 우리와 같은 태양과 행성계는 우리태양계가 생기기 전인 50억 년 전에 생성
• 100,000개 중 첫 번째 문명은 적어도 50억 년 전에 발생되었을 것
• 평균적으로 다른 문명들도 50,000년마다 생성되었을 수 있다
• 우리를 제외하고도 가장 나이가 적은 문명은 우리보다 50,000년 앞섰을 것
• 페르미 역설
• 은하 문명이 이미 존재하지만 이 문명의 증거를 아직 찾지못했다
• 페르미가 노벨상을 수상한 후에 주장
• 외계 지적 생명체의 가능성에 대한 1950년대 다른 과학자들과의 대화에서 페르미는 “그래서 모두 어디에 있지?”라고 반문한 바 있다
페 르 미 역 설 에 대 한 해 법
81. 우리는 혼자다
• 문명은 매우 드문 것이므로 은하 문명은 존재하지 않는다
• 우리는 은하 단위에서 가장 처음 발생한 문명이고 아마도 우주 전체에서 그럴 것이다.
2. 문명은 어디에나 존재하지만 아무도 은하를 식민화하지 않는다
• 세 가지 가능한 이유
• 별 사이 여행은 너무 어렵고 상상할 수 있는 것보다 더 큰 비용이 들며 안식처에서 멀어지는 모험을 할 수 없다
• 탐험에 대한 욕구는 드문 것이며 다른 사회에서는 안식처인 항성계를 절대 떠나지 않거나 은하를 서식화하기 전에 탐험을 중단했을 것이다
• 더 우려되는 점은 많은 문명이 일어났으나 그들이 별을 서식화할 수 있는 능력을 이루기 전에 모두 자멸했을 수 있다.
3. 은하문명이 존재한다
• 아직 우리에게 그 존재가 드러나지 않았다
이런 설명이 “외계인은 어디에 있는가?”라는 질문에 정확한 해답이 되는지 알 수 없다!
• 첫 번째 답변 9
• 이것이 옳다면 우리 문명은 놀랄 만한 성취를 한 것
• 셀 수 없을 만큼 많은 항성계에서 벌어지는 우주 진화의과정에서 우리는 우리은하 혹은 우주에서 나머지 우주의 존재를 알게 된 최초의 존재
• 우리가 혼자라면 우리 문명의 파괴와 우리 과학적 지식의 소실은 우주가 140억 년 동안
이룬 것에 대한 수치스러운 결말이 될 것이다. 이러한 관점에서 인류는 좀 더 소중한 존재가 되며 우리 문명의 파괴는 더욱 비극적 현상이 될 것이다.
• 두 번째 답변
• 우리 이전에 수천의 문명이 먼 거리의 별사이 여행을 이루지 못하고 모두 실패했다면 우리에게 희망은 있는가?
• 다른 문명과는 다르게 생각하지 않는다면 이 해법은 우리 또한 우주공간으로 절대 갈 수 없다는 것을 암시한다. 기회가 있을 때마다 항상 탐사해왔으므로 이 답은 우리가 우리
자신을 파괴했기 때문에 실패할것이라는 결론을 피할 수 없다. 우리는 이 답이 틀렸기를 바란다.
• 세 번째 해답
• 우리는 기존에 수백만 혹은 수십 억 년 동안 존재했던 은하 문명에서 가장 새로 탄생한 문명이 된다
• 이 문명은 어느 기간 동안 우리를 홀로 있게 할 것이며 미래의 어느 날 우리를 초청하고 합류시키기로 결정할 것이다.
10
https://www.youtube.com/watch?v=qJNO1X4VJoc
