우주를 개척해보자.!

 

 

이 광활한 우주에 현재까지는 우리 지구만이 생명체가 존재한다고 알려져 있으며 우리는 이 작디작은 지구에서 하루하루 바쁘게 생명활동을 하고 있다.

하지만 무한한 인류의 호기심은 결국 엄청난 문명 발전을 이룩하였고, 이제는 눈을 지구 밖으로 돌리기 시작했다.

직접 나가볼 수 없으니 멀리 보이는 것들을 가까이 보기 위해 망원경을 발명했고 이것도 성치 않아 직접 우주선을 만들어 지구 밖으로 나가기까지 하였다.

현재 인류가 유일하게 발을 디딘 곳은 밤에 보이는 친숙한 위성 달이다. 하지만 이마저도 몇 발자국 남기고 각종 과학기기를 설치한 것에 불과하다.

현재도 우주로 향한 인류의 도전은 계속되고 있으며 머지않아 대 우주시대가 도래할 것이라고 많은 학자들은 예견한다.

우주의 개척(Space Colonization)이라는 용어도 이때 등장하였다. 말그대로 인류가 우주 밖으로 나가 다른 행성이나 위성에 도착하여 정착생활을 하는 것이다.

그래서 위 용어 대신 우주 정착(Space Settlement)라는 용어를 사용하기도 한다.

다른 행성에 정착하여 산다는 의미로도 쓰이지만 약간 다른 의미로도 쓰인다. 바로 스타크래프트의 멀티 개념이다. 확장기지를 건설해 더 많은 자원을 확보하여

다른 국가보다 더 유리한 고지를 선점하게 되는 것이다. 

1. 이유?

 

우주를 개척하는 이유는 여러 가지가 있다. 

첫 번째로, 가장 중요한 문명의 생존이다. 당장 인류 문명을 위협하는 대상들이 너무 많다. 예컨데  태양의 플레어라든가 소행성이나 혜성의 충돌이라든가..

또한 인류가 만든 가장 위험한 무기 중 하나인 핵무기로 인한 자멸이라든가. 이러한 대상들은 언제라도 발생할 수 있으며 대비는 할 수 있으나 피해는 막지 못한다.

또 이러한 순간의 위기를 모면했다 하더라도 수십억 년 후 지구는 태양의 거성화로 인해 사라질 운명에 처해있기 때문에 인류 문명의 생존을 위해서는

우주 개척이 필수라는 것이다.

 

 

소행성을 포획하는 컨셉 아트

두 번째로, 자원 개발이다.

위에서 잠깐 언급했지만 당장 화성과 목성 사이의 소행성대만 하더라도 그 자원은 무궁무진하기 때문에 자원이 고갈되어가는 현재 시점에서는 눈독들이지 않을

수가 없다. 이뿐만이겠는가, 태양계를 벗어나 은하를 본다면 그 자원은 상상을 초월할 수준이다. 아직은 소행성에 착륙하여 샘플만 보내는 실정이지만

이마저도 인류에게는 엄청난 도약이 아닐 수 없다.

세 번째로, 환경 오염이다.

이 이유는 첫 번째 이유와도 일부분 통하는 얘기이다. 인류가 과학기술을 발전시키면서 그와동시에 지구의 생물권을 엄청나게 파괴시켰다. 그와동시에

지난 40억년 동안 축적한 자원을 지난 100년이라는 눈 깜짝할 순간에 엄청난 속도로 소진시켰다. 

2. 목표?

 

 

                      이런 작은 소행성도 엄청난 자원의 보고이다.(소행성 3554 Amun)

그러면 이러한 우주 개척의 목표는 무엇일까?

현재 이러한 우주 식민지를 개발할 때 드는 초기비용이 만만치 않다. 하지만 이러한 천문학적인 초기비용에도 불구하고 개척하려는 이유는 일단 이러한 시설물이나

기기를 구축해 놓으면 장기적으로 봤을 때 엄청난 이익이 생기기 때문이다.

당장 지구에 가장 가깝다고 알려진 소행성 3554 Amun은 약 2km남짓의 작고 불규칙한 암석덩어리이다. 하지만 이 소행성에는 인류가 지금까지 채굴한 광석의

무려 30배가 넘는 광물들을 함유하고 있다. 작은 소행성 하나가 이정도인데 최소 수십만개로 알려진 소행성대의 모든 소행성을 개척한다면?

그야말로 상상을 초월할 자원을 확보하는 셈이다.

하지만 초기비용이 만만치 않아서 우주 개척의 목표 중 하나가 바로 이 초기 투자비용을 줄이는 것이다. 당장 우주선 한대를 지구 밖으로 쏘아올리는 비용이

kg당 최소 400만원에서 최대 4천만원까지를 호가하기 때문에 우주개척도 중요하지만 이러한 초기투자비용을 줄이는것도 급선무이다.

위의 내용들을 봤을 때 우주 개척은 단기적인 이익창출이라기보다는 꽤나 먼 미래를 내다보고 하는 국제적인 우주 프로그램인 것 같다.

21세기에 도래한 이른바 우주의 상업화로 인하여 화성 개척이라는 거대한 계획이 나사와 다른 민간업체의 협력으로 추진될 것이라는 말이 나왔다.

이 계획을 주도한 아주 모험적인 사업가는 Elon Musk, Dennis Tito and Bas Lansdorp.라는 사람들이다.

식민지 개척의 잠정적 장소는 일단 달, 화성, 그리고 소행성들로 알려져 있다. 이들은 현재 우리가 샘플로 이용할 수 있는 모든 물질을 활용할 수 있기 때문에

위와같은 장소를 정한 것이다.

3. 방법

 

 

우주를 개척하는 형태는 크게 두 가지가 있는데, 하나는 위에서 언급한 달이나 화성과 같은 표면이 존재하는 천체들을 직접 개척하는 것이다.

또다른 하나는 인공 구조물의 형태로, 지구 주변을 공전하거나 다른 천체 주위를 공전하는 구조물이다.

특히 인공 구조물은 인류나 다른 생명체가 거주할 수 있는 우주거주지로, 다른말로 우주정거장이라고 한다. 우주정거장은 다른 특정 분야에 전문화 된 인공위성

이라든가 간단한 정거장 보다는 영구적인 정착지라고 생각하면 된다.

 

많은 디자인이 제안되었으나 가장 널리 알려진 것은 바로 실린더 형태의 정거장이다. 이 실린더 형태의 정거장은 인터스텔라의 마지막 장면에서도 나오는 

정거장으로, 인터스텔라의 쿠퍼 정거장은 토성 궤도에 정착한 우주정거장이라고 보면 된다. 또 파피용이라는 책을 본 게이들이 있다면 거기서 묘사하는 

우주선의 형태가 바로 이 실린더형 우주정거장이다. 단지 그 우주선은 탐사와 정거장의 역할을 동시에 하기 때문에 좀더 복잡한 구조라고 생각하면 된다.

4. 주요 개척 장소(태양계 내부)

 

지구 밖의 다른 천체들을 개척하여 지구처럼 생명체가 사는 천체로 만드는 과정을 테라포밍(Terraforming)이라고 한다. 여기서 Terra는 지구를 뜻하고

Forming은 무엇을 만든다는 의미이기 때문에 이를 합하면 지구화(化)한다는 말이 나온다. 그렇기 때문에 우선적으로 식민지화가 되어 어느정도 발판이 잡혀야

그 천체의 특성 등을 따져 테라포밍을 할 수 있다.

여기서 다루는 행성이나 천체들은 식민지화보다는 테라포밍에 중점을 둬서 설명하겠다.

우선 지구 근처의 천체들부터 살펴보자. 가장 가까운 달이 있다.

달

 

 

달은 거리상으로 가장 가깝기도 하고 예로부터 친숙한 존재였기 때문에 과학자들도 처음에 달에 관해 언급했었다. 일단 달의 물리적 성질을 보면

중력은 지구의 1/6가량이고 대기는 아주 희박하거나 없다고 볼 수 있다. 자전주기와 공전주기는 약 한달로 같다. 또 자기장은 거의 없다고 본다.

테라포밍은 말그대로 지구화 하는것이기 때문에 지구의 1/6수준의 중력으로는 대기를 주입해봤자 대기들이 달의 중력을 뿌리치고 우주로 흩어지거나 

태양풍에 의해 휩쓸릴 가능성이 매우 높다. 그렇기 때문에 직접적인 테라포밍은 거의 불가능하며, 아마 굳이 한다고 하면 정거장 형태로 표면에 건설하여

사는 것이 전부일 것이다. 그렇다고 해서 아무데나 막 건설하는 것은 아니고 전기나 물 같은 필수적인 요소들의 공급이 이뤄져야 한다.

 

달 개척의 상상도

그래서 검토되는 방안은 달의 북극에 기지를 건설하는 것인데, 최근 연구에서 달의 북극에 얼음 형태의 물이 음지에 있다고 밝혀졌기 때문이다.

또 북극의 위치 특성상 태양에너지를 최대한 활용할 수 있기 때문이다(다른 곳은 15일동안 어둠에서 지내야한다).

만약 달의 기지화가 성공적으로 된다면 달에는 고온고압을 견딘 탄소 즉 다이아몬드가 아주 풍부하기 때문에 다이아몬드의 값이 싸질 것이라는 말도 나오고 있다.

그 다음으로 언급되는 곳은 지구의 라그랑쥬 포인트이다.

라그랑쥬 포인트

 

태양ㅡ지구 라그랑쥬 포인트

라그랑쥬 포인트를 쉽게 태양과 지구의 관계에서 설명하면, 지구의 구심력과 원심력, 태양의 중력이 서로 상호작용하여 다른 곳보다 상대적으로 안정적인

지점을 얘기한다.

즉 천체가 아닌 어떠한 지점이며, 상식적으로 우주공간을 테라포밍하는것은 불가능하기 때문에 이 지점에 우주정거장을 갖다놔서 임시거처를 만든다고

생각하면 될 것이다.

이 라그랑쥬 포인트는 지구ㅡ달 라그랑쥬포인트와 태양ㅡ지구 라그랑쥬 포인트로 구분될 수 있는데, 가장먼저 지구ㅡ달 라그랑쥬포인트를 살펴보면,

L1 포인트에는 다소 불안정한 감이 있지만 위치상으로도 여러 미션을 수행하거나 관찰을 용이하게 할 수 있기 때문에 중요한 포인트라고 할 수 있다. 

달과도 매우 가깝기 때문에 만약 달에 이미 기지가 건설되었다면 원료 조달이라든지 기타 장비의 조달을 빠르게 할 수 있다.

L2 포인트는 달의 뒷면의 한 지점인데, 달은 항상 앞면만 보이기 때문에 이 지점은 지구의 어떠한 방해도 받지 않는다. 그래서 지구의 다른 망원경보다

전파망원경의 효율이 극대화되는 곳이기도하다. 하지만 달의 표면에 위치하기 때문에 이른바 월진이라고 하는 달에서 일어나는 지진에 취약한 단점이 있다.

L3의 경우는 이렇다할 얘기가 없으며 L4, L5경우 다른 행성이나 천체를 개척할 때 주요 경유지로 활용될 수 있고 L1,L2보다 상대적으로 안정적이기 때문에

주요 개척지로 꼽히는 포인트중 하나이다.

태양ㅡ지구 라그랑쥬 포인트에서 주요 개척지로 꼽히는 곳은 역시 L1, L2, L4 L5정도인데, L1은 태양을 관측하기에 용이한 포인트이긴 하나 태양의 플레어나

강력한 하전입자가 지속적으로 날아들기 때문에 신경써야한다. 또한 이곳은 태양전지판을 활용하여 태양에너지를 지속적으로 얻을 수 있기 때문에

중요한 거점 중 하나이다.

L2는 항상 지구의 어두운 부분에 있기 때문에 그림자에 가려서 항상 어둡다. 그만큼 지구로부터 보호받는 지역이기 때문에 외부은하나 외계행성을 관측하기 

용이하다. L4와 L5 역시 다른 포인트보다 상대적으로 안정적인 지역이기 때문에 우주여행을 할 때 연료공급이나 물자공급을 위한 주요 경유지로 활용될 수 있다.

다음으로 꼽히는 장소는 화성이다.

화성

 

먼저 화성의 물리적 성질을 대강 살펴보면, 크기는 지구의 반정도이고 중력은 지구의 1/3가량, 대기는 지구의 5%남짓이다. 이 대기마저도 95퍼센트 이상이

이산화탄소로 이루어져 있고 나머지는 산소, 질소 등이다. 표면온도는 적도의 여름 기준 영상 20도까지 올라가나, 밤은 매우 춥다. 극지방의 경우 영하 100도아래로

떨어지기도 한다. 게다가 자기장은 외핵이 거의 고체화되었기 때문에 매우 약할 것이고 자외선이 표면까지 거의 그대로 투과할 것이다.

그래서 인간이 우주복없이 화성에 간다면 매서운 한파와 부족한 산소에 시달림과 동시에 타는듯한 고통을 느낄 것이다.

하지만 화성은 지구와 닮은 점이 많고 지하에는 얼음 상태의 물이 많을 것으로 최근 연구에서 드러났기 때문에 지구의 달이나 라그랑쥬 포인트를 개척했다면

바로 다음 타겟이 될 것이다.

화성의 테라포밍은 세 단계에 걸쳐 실행이 될 텐데, 우선 대기를 만든다. 그 후 전체적으로 표면온도를 높인다. 최종적으로 이렇게 만든 대기와 표면온도가

유실되지 않도록 보존하는 것이다.

테라포밍된 화성의 상상도

대기를 만드는 것은 여러 방법이 있지만 가장 효율적인 방법은 바로 온실가스인 이산화탄소를 주입하는 것이다. 이산화탄소를 주입함으로써 대기도 생기고

표면온도도 높아지는 일석이조의 효과를 누릴 수 있기 때문이다. 그렇다고 무작정 집어넣는것은 아니다. 어느정도 집어넣게 되면 극지방의 드라이아이스가

승화하면서 자체적으로 점점 더워질 것이다. 온도가 일정수준으로 올라가게 되면 지하에 있는 얼음들이 녹아서 강이나 바다를 만들게 되고 자연스레 테라포밍이

될 것이다. 하지만 가장 큰 문제는 바로 이 대기와 온도를 유지하는 것이다. 화성의 자기장 세기는 약 1.5나노테슬라급으로 지구의 50 마이크로테슬라와 비교하면

그 세기의 차는 수천배에 달한다. 그렇기 때문에 태양풍이나 하전입자에 취약할 수 있는데, 이는 멀리 떨어져있다고 해서 해결될 일이 아니므로 이 문제는

앞으로 해결해야할 과제로 남아있다.

그 다음으로 꼽히는 행성은 바로 금성이다.

금성

 

금성은 예로부터 지구의 형제별이라고 불리었고 실제로 물리적 성질은 매우 비슷하다. 크기와 중력도 지구보다 약간 작은 수준이고 두터운 대기도 갖고있다.

하지만 금성은 지구의 91배에 달하는 엄청난 대기압을 갖고 있다. 91atm은 쉽게말해 수심 약 1천미터에서 느낄 수 있는 압력으로, 금성 표면의 대기압이

수심1천미터에서 사람이 느낄 수 있는 압력이라고 보면 된다. 게다가 금성의 표면온도는 섭씨 약 500도정도하는 매우 극적인 환경을 가졌다.

자전과 공전도 매우 기이한데, 금성의 하루는 약 243일정도이고 1년은 약 224일정도한다. 즉 하루가 가기 전에 1년이 가버리는 매우 이상한 행성이다.

만약 여기를 테라포밍하여 사람이 산다고 하면 이 사람은 거의 하루 걸러 한 번씩 생일을 맞는 꼴이다.

금성의 테라포밍을 처음으로 생각한 사람은 1961년 칼 세이건에 의해서였으며, 그것도 위에서처럼 구체적으로 한 것이 아닌 그저 공상적으로 다뤄진 것이다.

일단 금성을 테라포밍하려면 세 과제를 해결해야하는데, 이 세 과제는 서로 연관되어있다. 왜냐하면 금성의 매우 극단적인 환경을 극복해야하기 때문이다.

일단 첫번째 과제는 바로 강력한 태양열을 잠재우는 것이다. 이를 위한 몇 가지 방법이 있는데, 크게 우주공간에서 하는 방법과 금성의 표면에서 하는 방법이 있다.

금성이 받는 태양에너지는 같은 면적의 지구의 두 배 정도로, 이 어마어마한 태양에너지는 안그래도 온실가스인 이산화탄소가 많은 금성의 온난화를

더욱더 가속시킨다. 그렇기 때문에 가장먼저 해야할 것은 태양에너지를 줄이는 것이다. 그 방안으로 검토하고 있는 것이 바로 솔라세이드(Solar-Shade)인데,

태양ㅡ금성 라그랑쥬 포인트 중 L1에 이 솔라세이드를 비치해서 태양에너지를 반사하는 식으로 식힌다는 것이다. 

 

 

또한 자기장이 없는 금성은 태양풍과 기타 하전입자에 취약한데, 이 솔라세이드는 그러한 태양풍과 하전입자도 어느정도 막아줄 수 있다는게 학자들의 의견이다.

하지만 말이 쉽지 실제로 효과를 보려면 금성 지름의 4배가량 정도 하는 직경 약 5만km의 세이드를 만들어야한다. 이는 학자들에게 여간 벅찬 임무가 아닐 수 없다.

게다가 이 솔라세이드를 커다랗게 펼쳐도 또다른 문제가 생긴다. 바로 태양풍인데, 태양풍 자체도 운동량을 가지고 있기 때문에 이 솔라세이드를 반대편으로

밀어버릴 수 있다는 것이다. L1은 금성의 중력과 태양의 중력이 서로 같은 지점이기 때문에 태양풍으로 충분히 가속될 수 있으므로 충분히 고려를 해봐야한다.

그래서 학자들은 새로운 방안을 모색하는데, 바로 상층부 대기나 표면에 설치하는 솔라세이드이다. 반사를 할 수 있는 풍선같은 것을 금성의 대기 상층부에

주렁주렁 매달아 놓는 것이 학자들의 말이다. 충분한 효과를 발휘하려면 이러한 풍선을 한 도시만하게 만들어야한다. 역시 엄청 부담이 된다.

또다른 방법으로는 표면에 알베도가 높은(=반사율이 높은) 물질을 놓자는 것인데, 두터운 대기를 뚫고 오는 태양에너지는 상층부의 1퍼센트밖에 안되는

금성에서 이 방법이 통할지는 의문이다.

 

일단 태양에너지를 낮추는 데 성공했다면 그 다음단계로는 두터운 대기를 줄여야 한다. 이 대기를 없애는 방법으로는 여러 가지가 있다. 

1961년 금성의 테라포밍을 연구한 칼 세이건은 금성에 박테리아를 심어서 이산화탄소를 유기물로 바꿀 수 있다고 주장했다. 이 방법은 여전히 금성의 테라포밍을

논할 때 등장하며 후에 밝혀졌지만 성공할 가능성은 낮다고 한다. 이산화탄소를 흡수하여 유기물로 만들려면 수소가 존재해야하는데, 지구의 경우 

이 수소를 물에서 얻어왔다. 하지만 금성의 대기중에 존재하는 수증기 형태의 물의 양은 약 20ppm남짓으로 매우 적다. 설령 유기물을 합성했다고 해도

금성의 높은 기온에 의해 다시 이산화탄소로 돌아간다는게 학자들의 생각이다. 

또다른 방법으로는 금성에 수소가스를 주입하는 형식인데, 이는 충분히 가능성이 있다. 말그대로 금성 표면에 수소를 왕창 집어넣는 것이다.

수소를 대량으로 넣어서 이산화탄소와 높은 기압에서 서로 반응시키면 순수한 탄소, 흔히말하는 흑연과 물이 생성된다는 것이다.

CO₂(g) + 2 H₂(g) → C(s) + 2 H₂O(g)

이 방법으로 모든 이산화탄소를 없애려면 약 4×10¹⁹ kg 의 수소가 필요하다. 그리고 이 방대한 양의 수소는 거대 가스행성이라든가

그 가스행성의 위성에서 얼음을 캐다가 분해시켜 만들 수 있다. 아마 이러한 기술을 활용할 때 쯤이면 거대 가스행성에서 수소를 채취하는건 식은죽 먹기겠지?

즉 이 방법은 물이 하나도 없는 금성에 물을 공급할 수 있고 더불어 온실가스인 이산화탄소를 줄여 결과적으로 표면온도를 낮출 수 있다는 것이다.

금성의 지표는 대부분 평탄하기 때문에 만약 이 방법으로 물을 생성하게 되면 지표의 약 80퍼센트가 물로 뒤덮힐 것이다. 그렇다고해서 지구의 물보다는

많은 것은 아니며 지구에 존재하는 물의 약 10퍼센트 남짓이라고한다. 물이 생기면서 물로 녹아들어가는 기체가 많아져 기압 감소는 더욱 가속화될것이며,

최종적으로는 약 3atm(지구의 약 3배)까지 떨어질 것이라고한다.

이 외에도 칼슘과 마그네슘을 풀어 이산화탄소를 가두는 방법이라든지 위의 솔라세이드를 이용해 온도를 떨어뜨려 이산화탄소를 드라이아이스로 만든다든가

하는 여러 방법들이 나오고 있다.

이렇게 두 번째 단계까지 진행하면 마지막으로 해결해야 할 가장 큰 과제가 남는다. 바로 엄청나게 느린 자전주기인데,

 

스윙바이 기법

사실상 24시간에 적응되어있는 지구생명체가 낮만 110일이 넘는 금성의 환경에서 적응하기란 정말 쉽지 않다. 이를 해결할 방법으로는 금성의 자전속도를

직접 조절하는것과 간접적으로 거울을 사용하는 것인데, 거울을 사용하여 12시간 낮 12시간 밤을 조절 할 수 있다는 것이다.

직접 조절하는 것은 바로 항성우주기법 중 하나인 플라이바이를 이용하는 것인데, 우리가 이용하는 플라이바이는 행성의 자전속도를 늦추고 그 잃어버린

에너지만큼을 얻어서 빠르게 가속하는 것이었다. 하지만 역으로 이를 이용하여 무거운 비행체를 금성주위에서 회전시켜 금성의 자전속도를 빠르게 하는 방법이

바로 자전주기를 직접 조절하는 방법이다. 이 방법을 사용하면 30년 안으로 자전주기를 24시간으로 줄일 수 있다고 한다.

그 외에도 수성, 화성과 목성 사이의 소행성대에 위치한 수많은 소행성 등이 주요 개척장소로 언급되고 있다. 하지만 수성이나 소행성은 가장 기본적으로

대기라든지 물 등이 갖춰져있지 않기 때문에 테라포밍하기에는 약간 무리가 있다.

이젠 태양계의 외행성으로 넘어가보자. 

과학계에서 생명체가 존재할 것이라고 생각하는 태양계의 천체들은 크게 목성의 유로파와 칼리스토, 토성의 타이탄과 엔셀라두스 정도이다.

목성의 유로파

 

유로파는 태양계에서 지구 외에 생명체가 존재하리라고 가장 확실시되는 천체 중 하나이다. 표면의 수 km 두께의 얼음을 뚫고 들어가면 수심 수백km의 

액체상태의 바다가 가득할 것이라고 과학자들은 생각하고 있다. 게다가 주변에 목성이라는 행성이 존재함으로써 조석력으로 내부가 쥐어짜져

유로파의 바다는 생각보다 따뜻할것이라고 예상되기 때문에 더더욱 생명체가 존재할 가능성이 높아지고 있는 것이다.

 

일단 유로파의 물리적 성질을 보자면 지구 직경의 약 1/4가량의 크기에 중력은 지구의 약 1/8배수준이며 대기압은 지구의 1조분의 1수준이며

이 대기의 구성성분은 대부분이 산소, 그리고 극미량의 수소이다. 이 산소와 수소는 유로파의 지하에 존재하는 물이 자연적으로 분해되어 나온 것으로 생각하고있다.

유로파의 테라포밍 과정은 화성의 방법과 아주 흡사한데, 마찬가지로 대기를 주입시키고 따뜻하게 덥힌 후 그것을 유지하는 것이다.

대기를 주입시키는 방법은 대기에 암모니아를 주입시키는 방법이 제기되는데, 암모니아는 그 기체 자체로도 약간의 온실효과를 나타내며 무엇보다도

분해될 때 지구생명체에 무해한 질소가스를 내뿜기 때문이다. 굳이 질소를 선택하지 않더라도 인체나 생명체에 무해한 가스라면 상관이 없는데,

이는 지구에서처럼 생명체에 무해하고 대기압을 높이는 가스가 필요하기 때문이다.(100% 산소로 이뤄졌다면 약간의 정전기로도 엄청난 화재가 발생할것이다.)

암모니아 외에도 언급되는 기체는 바로 메탄이다. 메탄은 가장 강력한 온실효과를 나타내는 기체이기 때문에 단시간에 큰 효과를 위해선 

메탄 주입도 고려해볼 필요성이 있다.

테라포밍된 유로파의 상상도

이렇게 대기를 주입시켰다면 이제 천체의 표면온도를 높여야하는데, 이는 간단하다. 이미 온실가스가 주입되어있기 때문에 이 온실가스로인해 서서히 데워지고,

유로파에 존재하는 드라이아이스는 승화하여 대기중으로 방출된다. 이산화탄소 자체도 온실효과가 크기 때문에 온실효과는 더 가속화될 것이다.

마지막으로 이 환경을 유지시켜야하는데, 가장 큰 위협은 위에서 언급했다시피 태양풍과 기타 하전입자들이다. 하지만 유로파는 

목성의 자기장 내에 속해있고, 타원형 궤도로 인한 자기장의 변화에 따라 그 변화를 억제하는 유도자기장이 자체적으로 생기기 때문에 큰 문제는 없을 것이다.

하지만 목성 자기장으로부터 오는 방사선의 세기는 꽤 커서 약 5400mSv정도로 예상된다. 이는 하루동안만 쬐어도 죽음에 이를 수 있는 어마어마한 수치이다.

그렇기 때문에 테라포밍을 하기 위해서는 대기를 꽤나 두텁게 해야할 것이다. 그리고 상층부에는 방사성 물질을 차단할 수 있는 물질을 둘러야 한다.

다음은 칼리스토이다.

칼리스토

 

칼리스토도 마찬가지로 생명체가 살 가능성이 높은 천체 중 하나이다. 환경은 유로파와 흡사하며, 테라포밍 과정도 흡사하다.

칼리스토의 경우 목성 자기장으로부터 오는 방사선의 세기는 약 0.1mSv로 이는 지구의 1/7 수준이며 흉부 엑스레이 촬영을 할 때 사람이 피폭되는 방사선 양이다.

다만 칼리스토를 테라포밍하여 사람이 살 경우 매일 엑스레이를 찍어야하는 부담감은 있을 것이다.

 테라포밍된 칼리스토의 상상도

다음으로 토성의 위성 타이탄이다.

타이탄

 

 

타이탄은 태양계의 위성 중 가니메데 다음으로 가장 크며 수성보다도 더 큰 엄청난 위성이다. 타이탄은 위성 중 가장 뚜렷한 대기를 가지고 있으며

이 대기 마저도 지구보다 짙어서 표면 대기압은 약 1.5atm정도이다. 주성분은 질소이며 소량의 메탄과 수소도 함유되어 있다.

타이탄의 테라포밍은 질소라는 버퍼가스(인체에 무해한 가스)의 존재 때문에 다른 천체들보다 비교적 수월하다. 여기에 산소와 온실가스만 채우면 되니깐.

테라포밍된 타이탄의 상상도

다만 타이탄의 표면온도는 약 -180도정도로, 표면에 존재하는 메탄은 액체상태로 바다를 이루고 있다. 그렇기 때문에 이산화탄소를 주입시켜 온도를 일정

상승시키면 메탄이 자연스레 기화되어 온난화를 더 가속화시킨다.

마지막으로 엔셀라두스이다.

엔셀라두스

 

엔셀라두스는 길쭉한 타원궤도를 돌기 때문에 조석력이 비교적 크게 작용하여 내부는 비교적 따뜻하다. 천체의 55퍼센트가 얼음 상태의 물로 이루어져있기

때문에 대기를 주입하고 온도를 높여서 인간이 살 정도의 환경이 되면 아마 집 지을 땅이 없거나 있더라도 아주 소량만 드러날 것이다. 그래서 엔셀라두스의

테라포밍은 한 가지의 과제가 추가되었는데, 바로 인공 땅을 만드는 것이다. 하물며 두바이처럼 인공 섬을 만드는데 엔셀라두스를 테라포밍할 때 쯤이면

뭔들 못하겠는가

 

테라포밍 된 엔셀라두스와 토성 상상도

5. 주요 개척 장소(태양계 외부)

 글리제 581d 행성의 상상도

그렇다면 먼 미래에 지구가 한 항성계를 통제할 단계에 이르게 되면 어떻게 될까? 이제 태양계 외부로 눈을 돌릴 것이다. 하지만 항성간 여행은 생각보다 쉽지않다.

기본적으로 가장 가까운 별이 수 광년씩 떨어져있기 때문이다. 이는 현재 가장 빠른 보이저 2호로 수만년을 달려야 갈 수 있는 거리이다.

외계 행성을 개척하려면 사람이 직접 가야하는데 수만년 동안 수백 대를 이어서 과연 본래 목적을 그대로 안고 도착할 수 있을까? 책 파피용을 보더라도

그건 쉽지 않아보인다. 그렇다면 우리에게는 우주선의 속도를 높이는 방법이라든가 인터스텔라처럼 수 년 간 인공수면하여 먼 거리를 이동할 수도 있다.

우주선도 사람이 오랫동안 머물러야 하기 때문에 영화 선샤인이라든가 팬도럼처럼 자체적으로 생태계가 조성되게끔 만들어야한다.

 

 

영화 팬도럼에 등장하는 우주선 '엘리시움'

외계행성을 개척하기 위한 항성간 이동 방법은 몇 가지가 있는데, 가장 대표적인게 바로 위의 동면할 수 있는 우주선이다.

하지만 현재로썬 오랜 동면이 인체에 어떤 영향을 미치는지 알려진 바가 없기 때문에 신중해야할 것이다.

또다른 방법으로는 태아를 실은 우주선을 보내는 방법이다. 이 방법은 글리제 581d와 같은 생명체가 존재할 것이라고 확실시되는 외계행성에 쓰는 방법으로,

인터스텔라의 플랜 b와 같은 것이라고 보면 된다.

공상과학에서나 나오는 방법 중 하나인 핵연료를 쓰는 방법도 고려되고 있다. 이 방법을 이용하면 광속의 10%까지 가속할 수 있다고 한다.

실제로 핵연료를 쓰는 우주선을 개발하는 프로젝트가 진행중인데, 2002년에 발표된 자료에 따르면 항성간 여행을 위해서는

우주선의 크기는 약 100m, 무게는 약 10만톤, 실리는 핵연료는 약 30만메가톤급이며 이때 이론적으로 광속의 3.3퍼센트인 약 초속 1만km까지 가속할 수 있다고한다.

더 먼 거리를 이동할 경우나 더 많은 연료를 실었다면 이론적으로 최대 10%까지는 가속할 수 있다.

6. 마치며

 

우주 개척 분야에 있어서 인류는 아직 걸음마 단계에 불과한 정도이다. 아직 달에 전초기지조차 건설하지 못했으니깐.  과학자들은 2030년 즈음 되서야

달 개척을 본격적으로 시작한다고 하고 2100년에 이르면 화성개척을 시작할 거라고 내다보고 있다. 위에서 언급한 테라포밍의 경우 아주 수준높은 기술을

요하기 때문에 아직까지는 신경 안써도 될 것 같다. 그리고 테라포밍을 한다 한들 지구만큼 편안하고 좋은 터전을 완벽하게 재현할 수 있을까?

 

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Space_colonization#Involved_organizations

사진출처 : 구글