불과 20년 만에 40조km 이상 떨어진 항성에 마이크로 우주선을 보내는 획기적인 '브레이크스루 스타샷'의 새로운 과제는 '종이보다 얇은 돛'에 있어

불과 20년 만에 40조km 이상 떨어진 항성에 마이크로 우주선을 보내는 획기적인 '브레이크스루 스타샷'의 새로운 과제는 '종이보다 얇은 돛'에 있어

태양계로부터 약 4.3광년(약 40조 km)의 거리에 있는, 가장 가까운 항성계 「알파 센타우리 (alpha centauri)」에 초소형 우주선을 보내는 프로젝트가 「Breakthrouch Starshot」입니다. 

2016년에 시작되었지만 아직 실현되지는 않은 이 프로젝트인데, 이번에 '새로운 돛' 컨셉이 완성되었다는 것이 보고되었다.

유튜브 동영상을 보면 Breakthrouch 스타샷이 어떤 프로젝트인지 알 수 있다. 간단히 말하면 크기 수mm, 무게 수g 정도의 탐사기에 3m 정도의 돛을 달아 돛에 레이저 광선을 계속 쏘는 것으로 탐사기를 가속시켜 알파 센타우리에 도달시키는 것이다.

레이저 쏘아서 탐사기는 광속의 20%까지 가속하고, 통상의 로켓이라면 수만년 걸리는 곳에 불과 20년에 도달할 수 있다고 하는 것이다. 물리학자 스티븐 호킹 등이 시작한 이 프로젝트에는 마크 저커버그나 투자자 유리 밀너 등이 거액의 기부를 하고 있어 실현을 향해서 순조롭게 준비가 진행되고 있다고 한다.

하지만 이 프로젝트에는 다양한 과제가 존재한다. 하나는 「레이저를 돛에 계속 쏘는 것이 곤란하다」라고 하는 것. 총량 1GW나 되는 레이저 조사를 불과 3m의 돛에 계속 쏘는 것은 매우 어려운 일이며, 또한 지구를 덮는 대기가 오차를 일으켜 가속력을 큰 폭으로 하락시킬 가능성이 있다고도 한다.

이에 관해서는, 2021년에 「인공위성을 사용해 레이저를 보정한다」라고 하는 아이디어가 제안되었다. 이 아이디어는, 인공위성으로부터 지상을 향해 레이저를 발사함으로써 대기에 의해서 생기는 오차를 측정해, 그 후에 본격적인 레이저 발사를 하는 것이다. 아이디어의 실현여부를 확인하기 위해 실험실 차원에서 테스트를 진행할 계획이라도 한다.

또 하나의 과제가 「고출력의 레이저 발사를 견딜 수 있는 돛이 필요하다」는 것이다. 만일 레이저 발사가 잘 되어도 그것을 받는 돛이 녹거나 찢어져 버리면 가속력을 할 수 없다. 따라서 레이저 발사에 견디는 내구력이 높은 돛의 개발이 진행되고 있다는 것.

그리고 이번에 펜실베이니아대학의 이고르 바르가틴  등이 새로운 형태의 돛 콘셉트가 완성됐다고 발표했다. 

컨셉 디자인은 아래와 같은 것. 산화 알루미늄과 이황화 몰리브덴으로 되어 있으며, 1장의 종이의 1000분의 1의 얇이로 되어 있다고 한다.

바르가틴 등은 「얇은 돛은 매우 파도 치기 쉬운 것이 특징입니다. 따라서 우리가 원하는 돛이 어떤 구조를 취하는지에 대해 복잡한 계산을 한 결과 평평한 형상이 아니라 굽은 구조로 완성됐습니다."라고 말했다.

레이저 조사에 의해 돛이 가열돼 녹아 버리는 것을 막기 위해 일정한 간격으로 구멍이 뚫린 구조로 돼 있다는 것.이를 통해 돛의 열방사가 최적으로 이루어져 레이저 조사를 최대한으로 실시할 수 있다고 합니다.

연구에 참여한 딥 자리왈라는 「이 디자인은 현시점에서 준비할 수 있는 재료에 근거하고 있습니다. 우리의 미래 계획은 이 디자인을 바탕으로 소규모 현물을 만들어 고출력 레이저로 테스트하는 것」 이라고 말했다고 한다.