우주 엘리베이터란?

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    우주 엘리베이터란 말 그대로 지구내 지상에서 지구 밖의 우주 정거장까지 왕복하는 엘리베이터를 의미한다. 이는 1895년 구소련의 물리학자이며 우주 비행이론의 개척자인 치올콥스키(Konstantin Eduardovich Tsiolkovskii, 1857~1935)가 구상한 아이디어로 이후 공상과학 소설에도 등장하였고 최근 한국의 영화 승리호(SPACE SWEEPERS, 2020)에도 소개가 되고 있다. 이 말을 접하게 되는 모든 사람은 단번에 현실적으로 가능한가에 대한 의문을 갖게 될 것이다. 결론적으로 말하면 당연히 현재의 기술로는 아직 불가능하다. 그런데 예상외로 세계 여러 나라의 과학자들이 우주 엘리베이터를 위한 기술 연구를 진행하고 있으며 더욱이 미국의 NASA 또한 우주 엘리베이터 기술 연구를 진행하고 있음은 분명하다. 일단, 현실 가능성은 차치하고 누구나 쉽게 생각할 수 있는 우주 로켓이 있는데 굳이 우주 엘리베이터에 관심을 갖는 이유는 무엇일까 생각해볼 필요가 있겠다.    주된 이유는 당연히 비용이다. 그리고 비용에 포함되어져 있다고 볼 수도 있겠지만 추가적으로 위험부담의 감소와 높은 활용성도 생각해 볼 수 있다. 현재 기술의 로켓은 1kg을 우주로 보내는데 2천만원에서 4천만원정도의 비용이 들어간다고 알려져 있다. 반면에 우주 엘리베이터가 실현된다면 20만원에서 40만원정도로 크게 줄일 수 있다고 한다. 그리고 로켓은 고속으로 이륙하고 다시 귀환하는 과정에 많은 위험부담을 감수해야 한다. 마지막으로 우주 엘리베이터는 활용성이 매우 높다. 즉, 추후 미래에는 달을 자주 왕복해야 할 일이 많을 텐데 국제우주정거장(ISS)에 필요 물품들을 모두 옮겨 놓고 우주선을 운용한다면 훨씬 수월하고 편리해질 것이 분명하다.   끝으로 우주 엘리베이터가 실현된다면 일반인에게도 우주 여행의 기회가 더 손쉽게 찾아 올 수 있지 않을까 하는 기대가 생긴다. 지금 이글을 읽고 있는 사람들에게는 몰라도 지금 태어나고 있는 아기들에게는 꿈이 아닌 현실이 되지 않을까

우주 엘리베이터의 원리(정지 궤도)

  우주 엘리베이터는 지상에서 우주 정거장까지 승강기를 타고 이동한다는 구상이다. 그런데 개념은 쉽게 이해할 수 있지만 어떻게 동작하게 될지를 상상하는 것은 쉽지가 않다.   가장 먼저 생각해야 봐야 할 것은 지구가 자전을 하고 있다는 것이다. 현재 지구밖에 떠 있는 인공위성들은 스스로의 동력을 이용해 지구와의 거리를 유지하며 지구를 공전하고 있다. 따라서 동력이 떨어지면 인공위성의 수명도 다하게 되는 것이 현실이다. 어쨌거나 인공위성들은 지구와 연결되어진 것은 아니기에 유연하게 다양한 상황들에 대응할 수 있는 여지가 있다. 그렇지만 우주 엘리베이터는 지구와 케이블로 연결되어진 상태인데 어떻게 자전하고 있는 지구와 동일한 거리와 고도를 유지할 수 있다는 것인가? 그 해답은 정지퀘도를 이해하면 알 수 있다.   정지 궤도(Geosynchronous Orbit or Geosynchronous Equatorial Orbit, GEO, 동기 궤도 라도도 함)는 지구를 공전하는 인공위성의 주기가 지구의 자전주기와 동일하여 지상에서 보았을 때 항상 정지하고 있는것 처럼 보이는 궤도를 뜻한다. 인공위성에서 본다면 항상 지상의 같은 위치를 바라보게 된다는 뜻이기도 하다. 이는 지구의 자전(회전) 각속도와 동일하면서 지구의 중력과 공전하는 위성의 원심력이 0이되는 위치인 것이다.    정지 궤도는 지상(적도)에서 35,786km상공이다. 지구의 반지름인 6,371km와 비교하면 그 거리가 어느 정도인지 가늠해 볼 수 있을 것이다. 정지 궤도 위성의 공전 속도는 11,069km/h로 무척 빠르게 움직여야만 한다.   따라서 정지 궤도 상에 있는 우주 선착장(Spacedock)은 지구상에 고정된 위치(엘리베이터 플랫폼)와 케이블로 연결된 상태로 동일한 고도를 유지될 수 있게 된다. [블로그 홈]

우주 엘리베이터 구상도

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  위 이미지는 우주 엘리베이터에 대한 구상도를 나타내고 있다. 어떤 모듈들(Modules)이 필요한지 알 수 있을 것이다. 이후 글에서 하나씩 살펴보고자 한다. [ 블로그 홈 ]