인류가 보유한 가장 빠른 우주선조차 지구에서 가장 가까운 항성계인 센타우루스자리 알파에 도달하려면 수천 년이 걸리기 때문에 인간 승무원이 살아 있는 동안 도착하는 건 불가능하다. 이런 센타우루스자리 알파에 20년에 도착하는 걸 목표로 하는 브레이크스루 스타샷(Breakthrough Starshot) 계획을 실현하기 위한 기술적 과제 해결책을 호주국립대학 연구팀이 발표해 눈길을 끈다.
센타우루스자리 알파는 태양계로부터 4.3광년 떨어진 곳에 위치한 항성계다. 4.3광년은 킬로미터 표기로 환산하면 40조 6,800억km로 현대 우주선을 이용해 이동하려면 적어도 7,000년 이상 걸리는 것으로 알려져 있다. 2016년 물리학자 스티븐 호킹과 러시아 억만장자 유리 밀너가 제창한 브레이크스루 스타샷은 우주에 쏘아 올린 초소형 우주 탐사기를 20년 만에 센타우루스자리 알파까지 날려 보내고 지나가는 순간 촬영한 사진을 지구로 전송하는 웅장한 계획이다. 하지만 기술적 제약이 크고 계획 실현은 아직 먼 일로 알려져 있다.
우주 탐사기를 광속 20%까지 가속시키려면 엄청난 에너지가 필요하다. 따라서 브레이크스루 스타샷 우주 탐사선은 탑재한 엔진과 부스터로 가속한다는 전통적인 방법보다는 지상에서 강력한 레이저광을 조사하고 우주선을 가속시킨다는 방법이 검토되고 있다.
호주국립대학 연구팀에 따르면 브레이크스루 스타샷 프로젝트에 필요한 레이저 에너지 총량은 1억GW라고 한다. 하지만 이런 고출력 레이저를 몇 미터 소형 우주 탐사선에 조사하는 건 어려운 일이다. 지구를 덮은 대기로 인해 생기는 오차로 인해 레이저를 이용한 가속력은 크게 떨어질 것으로 보여지고 있다.
따라서 호주국립대학 연구팀은 인공위성을 이용해 레이저를 보정하는 아이디어를 발표했다. 이 아이디어는 우주 탐사선에 정확하게 고출력 레이저를 발사하기 전 인공위성에서 지상을 향해 레이저를 발사해 대기에 의해 생기는 오차를 측정하는 것이다.
연구팀은 이 아이디어에 대한 테스트를 계획하고 있으며 위성을 이용해 위성을 사용해 대기 보정을 측정하는 기술이나 작은 레이저를 집속해 큰 레이저를 만드는 기술을 실험실 수준에서 성공시키려 한다.
하지만 이 아이디어에서 레이저를 정확하게 조사할 수 있지만 또 다른 기술적 과제가 있다. 조사된 레이저를 가속력으로 변환하기 위해 우주 탐사기는 요트가 바람을 받듯 레이저 조사를 받기 위한 돛을 가질 필요가 있다.
이 돛은 빛 99.99%를 반사해 가속력을 얻게 되지만 고출력 레이저 에너지에 녹거나 변형되는 등 항해가 손상될 때 가속력을 얻을 수 없다. 연구팀은 고출력 레이저를 받아도 녹지 않는 돛을 개발하는 건 확실히 큰 기술적 과제 중 하나라고 밝히고 있다. 연구팀은 획기적인 브레이크스루 스타샷을 성공시키려면 전 세계 과학자가 알아낸 독특한 성공적인 솔루션을 하나로 통합해 나가는 건 상당히 흥미로운 일이라고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.