승인 요청서: 항성간 과학선 건조
평가: +4+x

승인 요청서: 항성간 과학선 건조

문제

현재, 태양계 외부의 물체에 대한 연구는 망원경으로 탐지할 수 있을 정도로 충분히 크고 충분히 밝은 물체만으로 제한되고 있습니다. 망원경 관측값에서 수집되는 정보는 제한적이고 애매해 가치가 매우 적습니다. 또한 지구를 향해 가속 중인 PSR B0531+21같이 인류에 직접적인 위협을 주는 몇 가지 물체가 존재합니다. 그런 물체가 더 많이 존재할 가능성이 높지만, 현재로선 저희 기기의 한계로 인해 탐지할 수 없습니다. 다른 항성계에 근접해 조사할 수 있다면, 태양계 외부의 물체에 대한 저희의 지식은 크게 향상될 겁니다.

해결책

저흰 300명에서 500명의 인간 승무원을 태우고 항성계 간 무기한의 긴 항해가 가능한 우주선의 건설을 제안합니다.

추진은 프로메테우스 연구소의 과학자 조지 다리우스가 제안한 다리우스-세미즈 특이점 드라이브를 이용해서 이루어질 수 있습니다. [1] 이 드라이브는 추진력을 얻기 위해 아원자 크기의 라이스너–노르드스트룀 블랙홀1의 호킹 복사2를 이용합니다. 드라이브는 세 가지 주요 구조로 구성됩니다. 라이스너–노르드스트룀 블랙홀, 블랙홀을 보관하고 방출한 전하를 띈 입자의 방향을 바꾸는 초전도 날, 방출된 감마선을 집중시키는 포물선 반사체입니다. (그림 A 참조) 초전도 날은 또한 블랙홀에서 방출된 전하를 띈 입자를 이용해 우주선의 다른 장치들을 위한 전력을 생산할 수 있습니다.

DariusDrive4.png

초기 질량이 약 675,000 미터톤인 블랙홀이 다리우스-세미즈 드라이브에 사용하기에 적합합니다. 이 질량의 블랙홀의 기대 수명은 5년이고 동력 출력은 ~130 페타와트, 반지름은 1 아토미터입니다. [1] 이 드라이브를 이용하는 우주선은 지구에서 프록시마 센타우리까지 4광년의 거리를 이동하기 위해 간단히 1g 최소시간 궤도3을 이용할 수 있습니다. 특수 상대성 이론의 영향으로 이 이동은 우주선의 관점에선 3.5년 이하가 걸릴 것이며, 지구 관점에선 5.6년을 약간 초과할 것입니다4. 물론 더 빠른 이동 또한 가속도를 더 높이는 것으로 가능하지만, 특수 상대성 이론의 영향으로 수익이 급격히 감소할 것입니다.

목적 항성계에 도달하자마자 블랙홀에 질량을 다시 공급해줘야 할 것입니다. 이는 소행성이나 혜성과 같은 작은 천체를 수확해 블랙홀에 먹여주는 것으로 해결됩니다. 이 방법을 통해 블랙홀의 수명은 사실상 무한하며, 따라서 우주선 항해의 잠재적 지속 기간은 사실상 무한합니다.

이 우주선의 모든 항해 기간은 길기 때문에, 이동 기간 동안 대다수의 승무원을 동면 상태에 들어가게 하는 것을 추천합니다. 이는 또한 생명 유지 시스템의 부하를 줄이고, 지루함으로 인해 사기가 저하되는 것을 방지하기 위함이기도 합니다. 마셜, 카터 & 다크 유한책임조합과의 계약 하에 생산된 장기간 수면 유지 시스템™의 개조된 버전을 이를 위해 사용할 수 있을 것입니다.

동면에 들지 않은 승무원의 생명 유지는 캐슬 킵 프로젝트의 일환으로 개발된 밀폐식 환경 생명 유지 시스템을 이용할 것입니다. 식량과 산소는 기본적으론 Spirulina platensis5를 이용해 특수하게 설계된 조류(藻類)를 통해 이루어질 것입니다. 그리고 이 조류를 먹인 어류나 갑각류를 통해 "고급" 식사를 할 수도 있을 것입니다. 물과 고체 폐기물의 재활용은 투입되는 모든 유기 물질을 멸균하고 분해하는 초임계수 산화 장치를 통해 이루어집니다. 이 시스템에 가끔씩 물을 추가적으로 투입해 소량의 내부적인 손실을 보충해야 합니다. 이 보충용 물은 목적 항성계의 혜성과 소행성에서 얼음을 채굴해 공급할 수 있습니다.

태양계 외부의 물체에 대한 근접 관측이라는 목적을 이행하기 위해 광범위한 센서와 과학적 장치들이 제안된 우주선으로 운반될 것입니다. 운반되는 장비의 전체 목록은 부록 B에서 확인 가능합니다만, 주목할 만한 장비는 다음과 같습니다:

  • 카프카 카운터, 현실성 플럭스를 측정하는 데 이용됨.
  • EVE 영상기. GOC를 위해 제조된 COLLICULUS 시스템에 이용된 기술에서 파생됨.
  • 랜달 검출기. 우주간 이동을 나타내는 고에너지 입자를 감지함.

수집된 데이터는 타이트빔6 레이저 정보 통신 시스템을 이용해 지구로 전송될 것입니다. 광속 지연으로 인한 통신 지체 때문에 실시간 양방향 통신은 불가능하며 지구로부터 송신하기 위한 정류 안테나는 무의미할 것입니다.

수리에 필요한 교체용 부품을 만들기 위해 우주선에는 고성능 생산 작업장이 장착될 것입니다. 로커스트 프로젝트를 위해 개발된 소행성 처리 기술을 이용해서 이 작업장은 소행성대에서 채취한 원료를 처리하여 필요한 부품을 제작할 것입니다.

탐사 과정 동안 우주선이 표면에 승무원을 내려보내는 것이 바람직한, 충분히 과학적으로 흥미로운 행성이나 위성과 마주칠 가능성이 있습니다. 이를 위해 우주선에 발할라 프로젝트를 위해 만들어진 발키리 핵열 착륙 차량을 다수 탑재할 수 있습니다. 발키리는 대기가 있는 지구 크기의 행성의 궤도, 세레스 크기의 위성, 대기가 없는 소행성에 단단식(單段式) 착륙과 복귀가 가능합니다. 이를 위해 대기의 기체, 액체 물, 원자 수소를 반응물로 이용할 수 있는 3모드 핵열 로켓을 이용할 수 있습니다.

우주선 하위 시스템 다수가 초상기술을 광범위하게 이용할 것입니다. 특히 초전도 날은 초고온 초전도체로 건조되어야 합니다. 초상기술이 광범위하게 활용되는 다른 분야는 더욱 특이한 장치, 다리우스-세미즈 드라이브를 위해 라이스너–노르드스트룀 블랙홀을 만드는 절차들이 포함됩니다.

완료 후 우주선의 추정 질량은 900,000 미터톤입니다. 이 중 대부분은 725,000 미터톤의 다리우스-세미즈 드라이브입니다. 필연적으로 건조는 우주에서 이루어질 것입니다.

사업효용

이 우주선의 목적은 다른 행성과 항성계를 근접하여 조사해 과학적 지식을 풍부하게 하는 것입니다. 이는 즉각적, 직접적인 수익은 없지만, 장기적 이익은 헤아릴 수 없을 것입니다.

수익성을 높이기 위해 사용되지 않는 좌석은 극부유층 개인들에게 우주여행 상품의 형태로 판매할 수 있을 것입니다. 판매는 MC&D를 통해 처리할 수 있습니다. 이는 MC&D가 판매를 위한 고객층과 분별력을 가지고 있기 때문입니다. 이 방법으로 10개 이하의 좌석을 각각 좌석 당 100만 USD으로 판매하는 것을 추천합니다.

재단이나 GOC 같은 조직에 데이터 공유 계약을 판매함으로써 추가적 수익을 얻을 수 있을 것입니다. 산업 스파이나 간섭의 가능성을 줄이기 위해 우주선이 완성되고 발사되기 전까진, 데이터 공유 계약을 광고하지 않는 것을 추천합니다.

마지막으로, 우주선의 건설에 관련된 다수의 기술은 지구상에서 상업적으로 응용할 수 있는 잠재성이 있습니다. 그런 응용의 예 다수는 다음과 같습니다.

  • 다리우스-세미즈 특이점 드라이브는 이브라힘 세미즈의 블랙홀을 이용한 발전 제안[2]을 바탕으로 하고 있습니다. 다리우스-세미즈 드라이브를 만드는 데 이용된 기술은 이를 위해 재사용될 수 있습니다.
  • 우주선을 위한 밀폐형 환경 생명 유지 시스템의 설계는 맥머도기지와 같은 고립된 연구 전초 기지에 응용해 적용할 수 있을 것입니다. 더 큰 규모론, 식량 부족에 시달리는 빈곤 지역에 매우 유용한 싸고, 영양가 높은 식량을 대량 생산하는데 이용될 수 있을 것입니다.
  • 로커스트 프로젝트로 개발된 기술의 성공적인 시행은 상대적으로 저렴한 비용으로 우주 기반 인프라를 발달시키고, 우주 미래 벤처 산업에 대한 길을 열어줄 수 있을 것입니다.

예상되는 상업적 응용품의 전체 목록은 부록 C에서 확인 가능합니다

자금사용

건조에 들어갈 전체적 추정 비용은 20억 USD입니다.

건조 비용과 시간은 소행성을 채굴, 처리하기 위한 로커스트 프로젝트에서 개발된 폰 노이만 조립기를 이용해 획기적으로 감축할 수 있습니다. 이 조립기를 이용하면 구조물과 선체 건설에 15개월과 4억 5천만 USD가 들 것으로 추정됩니다.

다리우스-세미즈 드라이브의 다양한 구성 요소를 만드는 것에는 18개월이 걸리며 10억 USD가 듭니다. 다음과 같이 나누어집니다:

  • 라이스너–노르드스트룀 블랙홀 제작에 7억 5천만 USD7.
  • 초전도 날 제작에 2억 USD.
  • 포뮬선 반사체 제작에 5천만 USD.

추가로 6개월과 4억 5천만 USD가 임무에 필수적인 다수의 기기와 장치를 우주선에 장치하기 위해 소모될 것입니다.

마지막 1억 USD는 승무원을 훈련하고 우주선을 운송하는 데 소모될 것입니다.

쟁점

만약 승인된다면 이 제안은 프로메테우스 연구소의 가장 크고 비싼 노력이 될 것이며, 아틀란티스 프로젝트와 타르타로스 프로젝트 정도가 아니라면 비교도 되지 않을 것입니다. 하지만 적용될 대부분의 기술은 증명됐거나, 잘 알려진 과학적 원리에 기초합니다. 주요한 우려 요소는 아틀란티스 프로젝트와 마찬가지로 산업 스파이입니다. 이를 방지하기 위해 소행성대에서 건조하는 것을 추천합니다.

이 제안이 의존하고 있는 다리우스-세미즈 드라이브에 대한 설계는 존재하지만, 프로메테우스 연구소를 포함해 어떤 인간 기관에 의해서도 만들어진 적이 없습니다. 따라서 건조에 있어 많은 잠재적 어려움은 밝혀지지 않았거나 사실상 예측할 수 없습니다. 하지만 라이스너–노르드스트룀 블랙홀을 생성하는 데 이용되는 절차는 이전 실험 완료되어, 드라이브의 중심 부품에 대한 많은 불확실성이 제거됐습니다.

장기간 동면을 위해 제안된 장기간 수면 유지 시스템™의 현재 고장률은 ~4%로 이 제안에 부적합합니다. 고장률을 적합할 정도로 낮추기 위한 개조를 위해 필요한 연구가 이미 진행되고 있지만, 상당한 발전이 필요합니다.

다른 항성계 내에서 외계 생명체와 마주하게 된다면, 승무원들이 첫 접촉을 하게 될 가능성이 높습니다8. 우주선에 선발된 모든 승무원이 성간 사고의 위험성을 줄이기 위해 첫 접촉 절차에 대해 훈련받는 것을 추천합니다.

참고문헌
1. Darius, G. (1995). Using black holes for spacecraft propulsion. Prometheus Laboratories Internal Journal of Physics, 59(8), 55-71.
2. Semiz, I. (1995). Black hole as the ultimate energy source. American Journal of Physics, 63(2), 151-156.



🈲: SCP 재단의 모든 컨텐츠는 15세 미만의 어린이 혹은 청소년이 시청하기에 부적절합니다.
따로 명시하지 않는 한 이 사이트의 모든 콘텐츠는 크리에이티브 커먼즈 저작자표시-동일조건변경허락 3.0 라이선스를 따릅니다.