우주를 보다

“슈퍼지구 사는 외계인, 지구인보다 우주 진출 어렵다”

작성 2018.04.25 17:37 ㅣ 수정 2018.04.25 17:37
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▲ “슈퍼지구 사는 외계인, 지구인보다 우주 진출 어렵다”(사진은 슈퍼지구 케플러 69-C, NASA)


이른바 ‘슈퍼지구’로 불리는 외계행성은 질량이 우리 지구보다 큰 암석행성으로, 생명체가 존재할 가능성이 크다고 알려져있다. 그러나 이같은 외계행성에 살고있을 지 모를 외계인들이 오히려 지구인보다 우주로 진출하기 어려운 환경에 살고있다는 주장이 나왔다.

최근 독일 존네베르그천문대의 미하엘 히프케 연구원은 슈퍼지구에서 아폴로 달 탐사 임무에 상응하는 기존 로켓을 발사하려면 약 44만 t의 연료가 필요하다고 밝혔다. 이는 이집트 기자에 있는 대피라미드 질량에 해당하는 엄청나게 많은 양이다.


그는 “더 큰 행성(슈퍼지구)에서 우주 비행을 하려면 비용이 기하급수적으로 올라갈 것”이라면서 “이는 지구보다 질량이 큰 슈퍼지구의 강한 중력 때문"이라고 설명했다.

히프케 연구원은 슈퍼지구에서 일반적인 로켓을 발사하는 것이 얼마나 어려운 일인지 알아보기 위해 우리 지구보다 질량이 약 70% 더 큰 가상의 슈퍼지구에서 벗어나는 데 필요한 로켓의 크기를 계산했다.

이 가상의 슈퍼지구는 지구에서 약 950광년 거리에 있는 외계행성 케플러-20b와 유사한데 이곳에서 대기권을 벗어나려면 로켓의 속도가 지구에서보다 약 2.4배 더 빨라야 하는 것으로 나타났다. 이같은 세계에 사는 외계인들은 일반적인 로켓을 발사하는 데 한 가지 큰 문제에 직면하는 데 그건 바로 연료 무게다.

슈퍼지구에서 일반적인 로켓을 발사하려면 많은 연료가 필요하고 이 때문에 로켓이 더 무거워진다는 것.

히프케 연구원은 스페이스닷컴과의 인터뷰에서 “우리가 우주 비행을 하기에 얼마나 가벼운 행성에 살고 있는지를 깨닫고 놀랐다”면서 “슈퍼지구에 외계문명이 있다면 그들은 운이 좋지 않을 수도 있다”고 말했다.

또한 이번 연구에서는 현재 가장 성능이 좋은 스페이스X의 팰컨 헤비 로켓을 사용해 제임스웹우주망원경과 같은 적재물을 대기권 밖으로 쏘아올리려면 가장 큰 항공모함의 질량과 맞먹는 6만 t의 연료가 필요한 것으로 나타났다.

그는 “슈퍼지구에 문명이 있어도 별을 탐사할 가능성은 우리보다 훨씬 더 적다”면서 “이에 외계인들은 우주선을 발사하는 대신 레이저나 전파 망원경을 사용해 성간 소통을 할 것”이라고 주장했다.

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▲ 우리 지구보다 질량이 8.63배 큰 슈퍼지구 ‘55 캔크리(Cancri·게자리)e’.(NASA)


물론 일반 로켓이 아닌 방법으로도 궤도에 도달할 방법은 있다. 지상에서 우주에 떠 있는 정지궤도까지 거대 케이블로 연결해 우주 엘리베이터를 건설하는 것이다. 하지만 이 역시 제한적인 요소가 있는데 그것은 바로 케이블 소재의 강도에 있다. 오늘날 우리가 아는 가장 적합한 물질은 탄소 나노 튜브인데 이는 지구의 중력을 겨우 견딜 수 있기 때문이다. 또한 이보다 강한 물질이 물리적으로 가능한지는 아직 불분명하다고 한다.

또 다른 가능성은 ‘핵 펄스 추진’(nuclear pulse propulsion)으로, 원자력의 폭발 에너지로 추진하는 엔진을 이용하는 것이다. 이 전략은 일반적인 로켓보다 훨씬 더 큰 추진력을 제공해 질량이 10배 이상인 슈퍼지구를 벗어날 유일한 방법이 될 수 있다고 히프케 연구원은 말했다.

하지만 원자력 우주선은 기술적인 문제뿐만 아니라 정치적인 문제에도 직면할 것이라고 한다.

그는 “로켓 발사가 실패할 위험은 일반적으로 1%밖에 안 되지만 이는 환경에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 다른 선택 사항이 없는 주력 프로젝트에서 한 사회가 이런 위험을 감수하리라 상상하긴 어렵다”고 말했다. 이번 연구논문은 국제천문학저널(International Journal of Astrobiology) 온라인판 12일자에 게재됐다.

사진=NASA

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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