5학년만 12년째

우주왕복선을 발사하기전 발사대로 옮기는 사진입니다. 발사대 밑의 사람의 형상과 우주왕복선의 크기를 비교해보면 얼마나 큰 우주선인지를

확인해 볼수 있습니다. 

우주왕복선이 발사됩니다. 보통 음속의 3배 즉 1초에 1km를 올라갈 수 있습니다. 총알보다 빠릅니다. 우주공간으로 가게 되면 우주선은 이 속도의 10배를 낼 수 있습니다. 

지구 궤도권까지 걸리는 시간은 보통 3분에서 10분 내외랍니다. 

지구 궤도권을 돌아 우주정거장으로 갑니다. 궤도권 ISS 우주정거장에서 본 지구의 오로라 입니다. 

클릭하면 다양한 각도에서 우주정거장의 모습을 확인할 수 있습니다. 

보이저1,2호의 행방 (1977~)

<보이저 1호의 사진>

보이저호는 미항공우주국의 보이저 계획에 따라 1977년에 발사되었다.

재밌는 사실은 보이저 2호가 1호보다 먼저 발사되었다.

보이저호 컴퓨터의 스펙은 RAM 4kb CPU 1.6MHz 8bit ROM 6kb 교신속도 160bps로 도저히 상상할 수 없을 만큼 개똥컴의 수준이지만

통신, 관측, 데이터 관리, 사진촬영 등 모든 일을 무리없이 해내는데,

사양이 낮은 이유는 단순한 연산 구조에서 오는 안정성과 저전력으로 발열을 최소화 하기 위해서다.

그래서 아직까지도 NASA의 우주선들은 386 컴퓨터가 장착되어 있다. 

이러한 저사양의 하드웨어는 요즘엔 더이상 생산하지 않기 때문에 NASA에서는 일부러 돈을 들여 이베이 등의 경매 사이트에서 286,386 시스템을 구입한다고 한다.

<보이저호의 현재위치>

자주색이 1, 빨간색이 2호의 위치인데, PLUTO라고 적힌 부분의 원이 바로 태양계의 최외곽에 위치한 명왕성의 공전궤도이다.

보이저호의 위치는 현재 정확히 모르지만, 확실한 것은 저기 Heliopause(헬리오포즈)면에 걸쳐있는 것이다.

 태양계의 범위가 Oort Cloud(오르트 구름)까지인지 아닌지, 그에 대한 논쟁은 많음.

아무튼 오르트 구름영역에  도달하면 태양계를 벗어나게 되는 것인데, 가장 오른쪽에 보이는 별이 알파 센타누리라는 항성임. (태양계에서 가장 가까운 별)

오르트 구름까지 도달하려면 보이저호는 4만년이나 더 가야하는 엄청나게 먼 거리다.

발사된 지 벌써 35년이 지났지만 아직까지도 초속 65000km/s 의 속도로 태양계를 벗어나고 있다.

현재 보이저1호는 지구로부터 17,926,973,400km ,  2호는 14,687,639,340km 떨어져 있는데 보이저 1호는 지구에서 가장 멀리 떨어져 있는 물체이다.

179억 km라는 거리는 빛의 속도로 33시간이 걸리는 거리임. 보이저1호는 발사된 지 10년만에 해왕성에 도달함.

보이저호는 발사된 지 35년이 지났지만 아직도 움직인다는 게 참 경이롭다.

 보이저호의 연료는 플루토늄이 붕괴하면서 나는 열로 동력을 만들어냄. 나사의 관측으로는 이게 2020년까지 동력을 공급할 수 있을거라 함!

보너스

뉴호라이즌호의 행방

뉴호라이즌호가 찍은 목성사진 (2007년)

뉴호라이즌호는 2006년 1월 19일에 발사된 탐사선으로 명왕성을 탐사하기 위해 발사된 것이다.

나사홈페이지에 가면 뉴호라이즌호에 대한 시간이 나오는데

첫번째는 발사된 지 2292일이 지났다는 것, 두번째는 명왕성에 도착하기 까지 1169일이 남았다는 것이다.

2010년에 나온 인류 역사상 가장 선명한 명왕성의 사진이라고 함.

보기에는 호구같이 흐려보이지만 그 정도 거리에서 저만큼의 화질이 나올 수 있다는 것은 실로 대단한 것이라고 볼 수 있음.

뉴호라이즌호의 실시간 현재 위치

AU는 지구와 태양사이의 거리를 나타낸 단위임

뉴호라이즌호는 현재 지구로부터 22AU가 떨어져 있고

명왕성까지는 9.36AU가 남았음

그러니까 쉽게 말해 1AU는 1억 5천만 km임.

지구로부터 약 50억 km를 날아왔고, 명왕성까지 13억 km가 남음.

앞으로 2015년이 되면 명왕성에 도착하는데, 그 때 되면 엄청나게 고화질의 명왕성 사진을 얻을 수  있다.

미래여행

미래여행은 과거여행에 비해 쉽다. 상대성이론의 시간지연효과를 이용하면 된다. 빠르게 움직이거나, 아주 큰 중력을 가진 블랙홀 같은 곳으로 여행하면 시간이 천천히 흐르기 때문에 미래로 시간을 여행할 수 있다. 지금도 우주비행사들은 아주 짧은 시간이지만 시간여행을 경험하고 있다. 세 번의 우주비행으로 총 748일간 궤도에 있었던 러시아 우주비행사 세르게이 아브데예프(Sergei Avdeyev, 1956~)는 이미 5분의 1초 정도 미래로 여행했다. 우주정거장이 시속 2만 7200km 이상의 속도로 비행해 시간이 지연됐기 때문이다.

1. 베텔기우스 왕복 특급

우주선을 타고 500광년 떨어진 별 베텔기우스를 빛에 가까운 속도로 왕복하면 10년만에 1000년 뒤의 미래로 갈 수 있다.

아직은 불가능한 이유

리처드 고트(J. Richard Gott, 1947~) 프린스턴대 교수는 이런 미래 여행 방식이 가능하려면 지금까지 가장 높은 출력을 가진 새턴 5호 로켓의 4000배에 달하는 물질-반물질 로켓을 만들어야 한다고 계산했다. 물질-반물질 에너지 저장 탱크와 엔진이 녹지 않게 냉각하는 기술, 우주선에 부딪히는 성간 물질로부터 우주선을 보호하는 기술을 개발해야 한다. 우주비행사가 10년간의 우주 비행을 견디는 것을 제외하고 말이다.

2. 블랙홀 탈출 익스프레스

안이 텅 빈 구 모양의 블랙홀을 만들어 그 안에 들어간다. 블랙홀 안으로 들어가면 중력이 0이어서 공의 안쪽은 안전하다. 블랙홀 안의 시간은 느리게 가며, 밖의 시간은 빨리 지나간다. 더 먼 미래로 빨리 여행하고 싶다면 더 압축된 블랙홀을 만들거나 더 무거운 블랙홀을 만들어야 한다. 물리학자 앨런 라이트먼(Alan Lightman, 1948~), 빌 프레스(William H. Press, 1948~) 등의 계산에 따르면 아무리 단단한 물질이라도 붕괴되지 않고 스스로 지탱하는데 한계가 있다고 한다. 시간여행 속도도 제한이 있다. 이런 형태의 타임머신은 블랙홀에서 1년 지내면 밖의 시간이 5년이 흐르는 것보다 빠르게 만들 수 없다.

아이디어의 기원

우주선을 타고 블랙홀에 다가가면 중력에 의해 속도가 점점 빨라져 결국 빛의 속도에 가까워진다. 이때 블랙홀에 다가갈수록 바깥으로 나가는 빛의 속도가 느려진다. 블랙홀에 떨어지는 우주선은 아주 빠르게 블랙홀에 떨어진다고 여긴다. 하지만 먼 곳에서 보면 우주선이 천천히 블랙홀에 가까워지며 아무리 기다려도 블랙홀에 닿지 못하는 것처럼 보인다. 이렇게 블랙홀로 가까이 가는 것도 시간여행을 하는 한 방법이겠지만, 이럴 경우 우주선이 버티지 못하기 때문에 어느 한 곳에서 블랙홀을 만들어 그곳에 들어가 있는 방법이 안전하다.

블랙홀에 빨려들어가는 것보단 블랙홀에 들어가 있는 것이 낫다. 블랙홀의 안은 안전하기 때문이다.

블랙홀의 상상도. 블랙홀에 빨려들어가는 순간은 아주 짧다. 하지만 밖에서 보면 영원히 블랙홀에 닿지 못하는 것처럼 보인다.

그림에서 굽은 공간의 표면은 사실 우리가 보기엔 곧게 펴진 공간이다. 곧게 펴진 공간을 잇는 다리를 웜홀이라고 한다.

아직은 불가능한 이유 웜홀이 열린 상태를 유지하려면 특수한 물질이 필요하다. 이 물질은 질량이 0보다 작은 음의 에너지밀도와 음의 중력을 가져야 한다. 그래야 바깥쪽으로 밀어내는 힘이 작용해 웜홀이 닫히는 것을 막을 수 있어 여행자가 웜홀 속을 통과할 때 안전하다.

4. 괴델의 회전하는 우주

1949년 수학자 쿠르트 괴델(Kurt Gödel, 1906~1978)은 ‘회전하는 우주’ 모형을 고안했다. 이 우주의 시공간은 물질 분포에 의해 크게 휘어 닫힌곡선을 이룬다. 빛은 순환하는 부메랑 같이 움직인다. 빛에 가까운 속도로 달려 부메랑의 경로를 직선으로 가로지르면 빛을 앞지를 수 있다. 이를 시간여행에 활용하면 과거와 미래로 갈 수 있다.

아이디어의 기원

아인슈타인의 장 방정식은 질량을 가진 물체 주변의 시공간이 어떻게 구부러지는가를 표현한 것이다. 전체 우주의 질량분포로부터 우리가 살고 있는 우주의 구조와 진행 상태를 알 수 있다. 이때 우주상수의 크기와 물체의 분포 및 상태를 바꾸면 다양한 우주 모형을 만들 수 있다. 괴델의 회전하는 우주도 그 중 하나다. 괴델의 우주는 아주 큰 우주상수가 있고 우주 전체가 회전하고 있다는 가정을 담았다. 이 우주에서는 시간여행이 가능하다. 일반상대성이론을 통해 계산해낸 우주인만큼 인과율을 제외하면 이론적인 모순이 없다. 괴델은 시간여행에 필요한 정확한 우주선의 속도와 연료, 거리와 시간까지 계산했다.

괴델의 회전하는 우주에서는 빛이 부메랑처럼 곡선을 이루며 휜다. 직선인 지름길로 빛보다 빠른게 간다면 과거로 갈 수 있다.

아직은 불가능한 이유 아쉽게도 우리는 괴델의 회전하는 우주에 살고 있지 않다. 관측에 따르면 은하는 서로 멀어지고 있으며, 이는 우주가 팽창하고 있다는 것을 말해 준다. 그리고 만약 우주가 괴델의 우주처럼 빠르게 회전하고 있다면 우주 마이크로파의 배경복사의 온도가 계속 변하겠지만, 이런 현상은 관측되지 않았다.

아주 운이 좋아 내가 입자와 반입자로 나뉜다면 반입자인 나는 과거로 간다.

물론 보고 온 과거를 다시 보려면 다시 한 번 운이 좋아야 한다.

아직은 불가능한 이유 이 아이디어가 성공하려면 어느 시점에서 우주 내의 양전자와 전자의 수가 거의 같아야 한다. 아쉽게도 현재는 우주에 양전자보다 전자가 훨씬 더 많이 있다. 또 입자와 반입자가 만나 소멸할 때 에너지가 나오는 데 이 에너지를 시간여행자가 버틸 가능성은 없다.

6. 우주끈 히치하이킹

우주선을 타고 지구를 출발해 목적지 행성으로 향한다. 보통 지구에서 직선코스로 향하는 것이 최단경로지만, 우주끈 주위에는 공간이 떨어져 있으므로 광속으로 향해 가는 우주끈 A의 옆을 도는 쪽이 거리가 짧아진다. 우주선은 우주끈의 경로로 빛에 가까운 속도로 목적지로 향한다. 그러면 지구에서 목적지까지 똑바로 나아가는 빛보다 빨리 도착할 수 있다. 목적지에 도착해 지구를 보면 아직 출발하기 전의 우주선이 보인다. 또 반대로 지구로 돌아오는 우주끈 B의 옆을 돌아 지구로 오면 지구를 출발하려는 자기 자신을 만날 수 있다.

아이디어의 기원

리처드 고트 미국 프린스턴대 교수가 제안한 시간여행이다. 우주끈은 길고 얇은 물체로 우주생성 초기 물질들이 시공간의 구조에서 끈의 모양으로 만들어진 것이다. 시공간의 다른 영역들이 상변이를 겪을 때 두 영역 사이의 경계에서 형성된다. 이는 마치 액체가 응고될 때 결정 알갱이 사이에 형성되는 경계나 물이 얼음으로 변할 때 형성되는 갈라진 틈과 비슷하다. 아주 무한히 긴 두 개의 우주끈이 서로 아주 빠르게 움직인다면 그 주위에서 시간여행을 할 수 있는 영역이 생긴다. 두 끈이 서로 지나치면서 시공간은 심하게 왜곡된다. 시간여행 우주선은 쌍을 이룬 두 끈의 주위를 비행하면서 이런 시공간의 왜곡 현상을 이용한다. 타이밍을 잘 맞춰 시공간의 왜곡에 올라타면 과거로 시간여행을 할 수 있다.

우주끈은 공간을 왜곡해 지름길을 만든다. 이 지름길을 이용하면 과거로 갈 수 있다.

아직은 불가능한 이유 다른 모든 것이 가능하다고 하자. 아직 관측되지 않은 우주끈도 있다고 하자. 그런데 과거로 시간여행이 가능하려면 질량이 1cm당 1경t이며 빛의 속도의 99.999999996% 이상으로 반대 방향으로 움직이는 무한히 평행한 두 우주끈이 존재해야 한다.

출처:http://www.coshut.com/