우주에서 순수 전기의 힘으로 추진력을 발휘 할 수 있을까요?

^^

 

인공위성의 경우, 지구의 대기권 내에서 움직이는 비행기가 대기중의 마찰로 인해 지속적으로 추진해야 하는 것과는 달리, 일단 공전궤도상에 올려지게 되면, 지속적인 추진력이 없이도 지속적으로 지구를 공전할 수 있습니다.(진공에 가까운 상태이기 때문에)

 

그러나, 아무리 정확하게 공전궤도상에 올려 놓는다 하더라도, 오차가 발생하기 때문에, 이를 보정하기 위한 연료는 필요로 합니다만, 이러한 자세 및 위치 보정은 아주 작은 추진력만으로도 가능합니다. 따라서, 인공위성 자체에 탑재된 연료만으로도 충분히 오랫동안 사용이 가능하게 되는 것이지요.(보통 10~20년)

 

물론, 우주왕복선을 이용하여 인공위성의 수리 및 연료보충도 가능하리라 생각됩니다.

 

인공위성이 공전궤도상에서 일정한 속도로 이동하도록 올려지는 과정에서야 많은 연료가 소모되지만, 이는 거의 로켓발사체로 이루어지며, 일단 충분한 속도로 공전궤도상에만 올려지면, 지구상의 관제센터의 제어로 인해 소모되는 연료는 매우 적습니다^^. 그러니, 현재까지는 기타 다른 추진체나 에너지원은 필요로 하지 않습니다^^(태양전지에서 발생되는 전기는 인공위성의 작동에 공급되며, 추진과는 상관없습니다^^)

 

그리고, 현재 개발되고 있는 우주선용 추진체의 경우, 지구중력권을 벗어나기 위한 것 보다는 대부분 우주공간에서 사용되기 위한 것으로, 향후 우주여행에 필요한 추진채를 개발하는 것이 목적입니다.

 

질문자님의 질문처럼 태양광을 발전하여 전기를 생산한 것으로는 추친제를 개발하기 어렵습니다. 우주선 등의 전자장비를 작동시키는데 사용되지요.

그러나, 태양풍을 이용하여 추진하는 것은 개발되고 있습니다. 태양에서 방출되는 태양풍은 그 속도가 매우 빠르고 에너지도 크기 때문에, 지구의 전리층에 막대한 영향을 주기도 합니다. 이러한 태양풍의 힘을 이용하여 이동하는 우주선이 개발되어 테스트되고 있습니다.

이해가 잘 안되신다면, 돗단배를 생각하시면 됩니다. 바람이 불면 바람이 돗에 부딛혀 배가 이동하게 되지요? 마찬가지로 우주선에 특수재질의 돗을 만들고 태양풍이 이 돗에 부딛히게 되면, 그에 따른 작용으로 우주선이 이동하게 되는 방식입니다. 물론, 돗의 크기는 우주선에 비해 매우 크지요. 허나 광속의 1/2까지도 가능하다고 합니다^^.

 

(여담입니다만, 얼마전 영화로 제작된 스타워즈 씨리즈 중에서 에피3였던가(2였던가 ㅡ,.ㅡ;)..거기 중간에 보면 우주선이 행성에서 탈출 한 후 돗과 같은 것을 펴고 우주여행을 하고 목적지에 다다르면, 이 돗을 접는 영상이 나옵니다.^^)

 

그리고, 상업적인 핵융합 발전은 아직까지 불가능합니다^^...간혹, 원자력 발전이 핵융합이라고 알고 계신 분들도 있으나, 원자력 발전은 핵분열에 의한 발전이고, 핵분열시 나오는 막대한 방사능으로 문제가 되고 있는 것입니다. 허나, 핵융합은 핵분열에 비해 방사능 수치가 매우 낮아서(거의 업죠^^) 안전한 에너지원이기는 합니다(태양이 핵융합이죠^^)....만~, 핵융합조건(온도, 압력 등)을 만드는 것은 핵분열에 비해 훨씬 어렵습니다. 그래서, 아직까지는 핵분열에 의해 발전을 하고 있지요.

아무튼, 핵융합이던 핵분열이던 연료의 공급은 지속되야 합니다만, 우주공간에서 핵융합이나 핵분열에 필요한 에너지를 공급받는다는 보장이 없습니다^^;;

(수소폭탄 등의 핵융합 폭탄이 있기는 하나, 이를 발전소 시설에 적용하기 위해서는 많은 어려움이 있다고 합니다. 단순히 생각해도 핵융합을 하기 위해서는 연료로 공급되는 수소 등의 원자들이 플라즈마 상태를 지속적으로 유지해야 하는데, 플라즈마 상태를 유지하기 위한 온도와 압력을 지속적으로 유지한다는게.....또, 실제 발전소 제작에 있어서도 핵분열과 핵융합은 방식자체가 틀리고, 이론적으로는 가능할지 모르지만 실제적으로 상용화할 수 있느냐에 대한 문제도 있을 겁니다^^. 가격대비 효율성 문제죠^^..)

 

그래서, 최근 개발되는 추진체로는 우주공간의 수소(1m^3 당 1개)를 이용한 추진체인 이온화추진기를 개발하고 있습니다. 지구상의 제트기관과 비슷한 방식입니다. 제트기관의 경우 빠른 속도로 이동할 수록 제트기관으로 유입되는 공기의 양이 많아지게 되어, 추진력이 더 세지게 됩니다. 이온화추진기도 동일한 방식이며, 일정한 속도 이상이 되면 우주공간에서 충분한 양의 수소를 공급받아 이를 이온으로 분해한 후 후방으로 분사하는 방식입니다.

따라서, 연료공급이 무한정 가능하고, 한번 이온화추진기를 가동하게 되면, 점점더 빠른 속도를 낼 수 있다는 장점이 있지요.(가속될수록 유입되는 수소의 양이 점점더 많아지기 때문에..^^)

다만, 이러한 방식의 경우, 초기 일정속도를 얻기 까지 별도의 추진시스템이 있어야 하기 때문에, 추진시스템이 2중으로 탑재되어야 한다는 문제점이 있습니다.

 

이러한 이온화추진기가 질문자님이 말씀하신 빔의 형태와 비슷하지 않느냐고 할 수도 있으나, 일반적으로 알려진 빔과는 차이가 있습니다^^;;; 현재도 고출력 레이저 등 빔 형태의 에너지원은 만들어낼 수 있습니다. 또 이러한 에너지원은 전자적으로도 생산이 가능하기 때문에, 태양광발전으로 생산이 가능합니다. 그러나, 빛의 매개체인 광자는 질량이 0이기 때문에, 빔을 발사한다고 하더라도 그 반발력이 생기지 않아서 추력은 불가능합니다^^;;

(간단히, 뉴튼역학으로 F=ma인데 m(질량)이 '0'이니, 아무리 세게 뿜어내도 힘이 '0'이 되는 거죠^^..당연히 반발력도 없구요^^...현재 전략무기로 개발되는 빔은, 폭탄과 같이 직접적인 폭발에 의한 무기가 아니라, 레이저빔이 가지고 있는 열에너지를 목표물에 가하여 간접적으로 폭파시키는 방식입니다^^..아무리 센 빔이라도 물리적인 타격은 불가능하죠^^;;)

 

그래서, 수소원자를 이온화하여 분출하는 방식을 답변확정하는 것이지요^^.

 

이러한 이온화추진기의 경우, 이론적으로 광속에 가까운 속도를 낼 수 있다고 하네요^^..

 

더 궁금하 사항이 있으시면, 추가로 의견주세요^^

 

그럼 이만~!^^