성간 여행

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성간 여행은 성간 탐사선이나 승무원이 탄 우주선이 은하계의 항성이나 행성계 사이를 이동한다는 생각을 말한다.성간 여행은 행성간 우주 비행보다 훨씬 더 어려울 것이다.태양계의 행성들 사이의 거리는 30 천문단위(AU) 미만인 반면, 항성들 사이의 거리는 일반적으로 수십만 AU이며, 보통 광년 단위로 표현된다.그러한 거리들의 광대함 때문에 알려진 물리학에 기초한 비세대 성간 이동은 빛의 속도의 높은 비율로 일어나야 할 것이다; 그렇더라도 이동 시간은 적어도 수십 년, 아마도 수천 년 또는 그 이상일 것이다.^[1]

인간의 일생에서 성간 여행에 필요한 속도는 현재의 우주 여행 방법이 제공할 수 있는 속도를 훨씬 초과한다.저체온적으로 완벽하게 효율적인 추진 시스템으로도, 그러한 속도에 해당하는 운동에너지는 오늘날의 에너지 개발 표준에 의해 어마어마하다.게다가, 우주 먼지와 가스를 가진 우주선에 의한 그 속도에서의 충돌은 승객들과 우주선 그 자체에게 매우 위험할 수 있다.^[1]

사회와 생태계를 통째로 운반할 거대한 아크에서부터 미세한 우주 탐사선까지 이러한 문제들을 다루기 위한 여러 가지 전략이 제안되었다.많은 다른 우주선 추진 시스템이 우주선에 필요한 속도를 주기 위해 제안되었다. 여기에는 핵 추진력, 빔 추진력, 추측 물리학에 기초한 방법 등이 포함된다.^[2]

승무원 및 나사 없는 항성간 여행의 경우, 상당한 기술적, 경제적 난제를 충족해야 한다.성간 여행에 대한 가장 낙관적인 견해조차도 그것이 앞으로 수십 년 후에만 실현 가능하다고 본다.그러나, 도전에도 불구하고, 성간 여행이 실현될 경우 또는 실현될 때, 광범위한 과학적 편익이 예상된다.^[3]

대부분의 항성 간 여행 개념은 수백만 톤을 건설/운영 위치로 이동할 수 있는 개발된 우주 물류 시스템을 필요로 하며, 대부분은 건설 또는 전력(예: 스타 위스프 또는 라이트 세일 유형 개념)을 위한 기가와트 규모의 전력을 필요로 한다.우주에 기반한 태양열이 지구의 에너지 믹스의 중요한 구성 요소가 된다면 그러한 시스템은 유기적으로 성장할 수 있을 것이다.멀티테라와트 시스템에 대한 소비자의 수요는 필요한 수백만 톤/년 물류 시스템을 만들 것이다.^[4]

과제들

성간 거리

태양계의 행성들 사이의 거리는 종종 태양과 지구 사이의 평균 거리로 정의되는 천문학적인 단위 (AU)로 측정된다. 약 1.5×10⁸ 킬로미터 (9300만 마일)이다.금성, 지구와 가장 가까운 행성은 0.28AU 떨어져 있다.태양에서 가장 먼 행성인 넵튠은 AU 29.8AU 떨어져 있다.2021년 1월 19일 현재 지구에서 가장 멀리 인간이 만든 물체인 보이저 우주프로브(Voyager spaceprobe)가 152AU 떨어져 있다.^[5]

가장 가까운 것으로 알려진 별인 프록시마 센타우리(Proxima Centauri)는 대략 268,332AU 떨어져 있으며, 이는 해왕성보다 9,000배 이상 더 멀리 떨어져 있다.

오브젝트	거리 (AU)	라이트 타임
달	0.0026	1.3초
태양	1	8분
금성(가장 가까운 행성)	0.28	2.41분
해왕성(가장 빠른 행성)	29.8	4.1시간
보이저 1호	148.7	20.41시간
프록시마 센타우리(가장 가까운 별과 외행성)	268,332	4.24년

이 때문에 항성 사이의 거리는 보통 광년(줄리앙 1년 동안 빛이 진공에서 이동하는 거리로 정의) 또는 파섹(파섹 1파섹은 3.26 ly, 항성 시알락스가 정확히 1아크초인 거리, 따라서 명칭)으로 표현된다.진공 속의 빛은 초당 약 30만 킬로미터(18만 6천 mi)를 여행하기 때문에 1광년은 약 9.461×10¹² 킬로미터(5조 8,790억 마일) 또는 6만 3,241 AU. 가장 가까운 (얼룩이 보이지 않는) 별인 프록시마 센타우리는 4.243광년 떨어져 있다.

성간 거리의 광대한 정도를 이해하는 또 다른 방법은 다음과 같다.태양에 가장 가까운 항성 중 하나인 알파 센타우리 A(태양과 비슷한 항성)는 지구-태양 거리를 1m(3.28ft)로 축소해 그림을 그릴 수 있다.이 척도로 볼 때 알파 센타우리 A까지의 거리는 276km(171마일)가 될 것이다.

지금까지 보낸 우주선 중 가장 빠른 외항 우주선 보이저 1호는 30년 만에 광년의 1/600을 커버했고 현재 빛의 속도 1/18,000로 움직이고 있다.이대로라면 프록시마 센타우리까지 가는 데는 8만년이 걸릴 것이다.^[6]

필요에너지

난관에 기여하는 중요한 요인은 합리적인 이동 시간을 얻기 위해 공급되어야 하는 에너지다.필요한 에너지의 하한은 운동 에너지 $K{\displaystyle }$= 1 ${\displaystyle {2m\mathrm{}}^{}}$ ${\displaystyle {}^{}}$ 2 ${\$ K$={\tfrac$ {$1}{2}}mv^{2}}:$ $m{\displaystyle }$ ${\displaystyle m}$이(가) 최종 질량이다$$.도착 시 감속이 필요하며 선박의 엔진 이외의 다른 방법으로도 감속을 달성할 수 없는 경우 필요한 에너지의 ${\displaystyle {하한}^{}}$을 $m{\displaystyle }$ v 2${\$2}}로$$곱한다$.$^[7]

심지어 가장 가까운 별까지 몇 십 년의 승무원 왕복 여행 속도는 현재의 우주선보다 수천 배 더 빠르다.이는 운동 에너지 공식의 v ${\displaystyle {2\mathrm{}}^{}}$ ${\$항$$ 때문에 수백만 배의 에너지가 필요하다는 것을 의미한다.1톤을 빛의 속도의 10분의 1로 가속하려면 추진 메커니즘의 효율을 고려하지 않고 최소 450페타줄 또는 4.50×10줄¹⁷ 또는 125테라와트시^[8](세계 에너지 소비량 2008은 143,851테라와트시)^[9]가 필요하다.이 에너지는 저장된 연료로부터 온보드에서 생성되어야 하고, 성간 매체에서 수확되어야 하며, 또는 먼 거리에 걸쳐 투영되어야 한다.

성간 매체

차량이 통과해야 하는 성간 가스와 먼지의 특성에 대한 지식은 성간 우주 임무 설계에 필수적이다.^[10]초고속 여행의 주요 문제는 높은 상대 속도와 큰 운동에너지로 인해 성간 먼지로 인해 우주선에 상당한 손상을 줄 수 있다는 것이다.이 문제를 완화하기 위한 다양한 차폐 방법이 제안되었다.^[11]더 큰 물체(예: 거시적인 먼지 알갱이)는 훨씬 덜 흔하지만 훨씬 더 파괴적일 것이다.그러한 물체에 영향을 미치는 위험과 이러한 위험을 완화하는 방법은 문헌에서 논의되었지만, 많은 미지의 것들이 남아^[12] 있고, 태양 주위의 성간 물질의 불균형한 분포 때문에, 이동 방향에 따라 달라질 것이다.^[10]고밀도 성간 매개체가 많은 성간 여행 개념에 어려움을 야기할 수 있지만, 성간 람제트 및 성간 우주선 감속을 위한 일부 제안된 개념은 실제로 더 밀도가 높은 성간 매개체로부터 이익을 얻을 수 있을 것이다.^[10]

위험

성간선의 선원들은 장기격리의 심리적 영향, 전리방사선에 대한 노출의 영향, 그리고 근육, 관절, 뼈, 면역체계, 눈에 대한 무중력상태의 생리학적 영향을 포함하여 몇 가지 중대한 위험에 직면할 것이다.마이크로미터로이드와 다른 우주 파편들에 의한 충돌 위험도 존재한다.이러한 위험은 아직 극복하지 못한 도전을 나타낸다.^[13]

대기 계산

물리학자 로버트 L. 포워드는 50년 이내에 완수할 수 없는 성간 임무가 전혀 시작되어서는 안 된다고 주장해 왔다.그 대신, 문명이 여전히 추진 시스템 속도의 커브에 있고 아직 한계에 도달하지 않았다고 가정하면, 그 자원은 더 나은 추진 시스템을 설계하는 데 투자되어야 한다.이것은 느린 우주선이 아마도 좀 더 진보된 추진력으로 나중에 보내진 또 다른 임무에 의해 통과될 것이기 때문이다.^[14]

반면 앤드류 케네디는 성장(이른바 지수 성장)에서 도출된 이동속도가 증가함에 따라 주어진 목적지까지의 이동시간을 계산하면 지금부터 그 목적지까지의 총 시간에는 분명한 최소치가 있음을 보여 주었다.^[15]최소보다 먼저 진행된 보이지는 최소로 떠나는 사람들에게 추월당할 것이고, 반면에 최소 후에 떠나는 보이지는 최소로 떠난 여행들을 추월할 수 없을 것이다.

성간 여행의 주요 목표

태양으로부터 40광년 이내에 알려진 59개의 항성계가 있으며 81개의 가시 항성을 포함하고 있다.다음 사항은 성간 임무의 주요 대상으로 간주될 수 있다.^[14]

시스템	거리(ly)	언급
센타우루스자리 알파	4.3	가장 가까운 시스템.세 개의 별(G2, K1, M5) 성분 A는 태양(G2 별)과 비슷하다.2016년 8월 24일, 프록시마 센타우리의 거주 가능 구역에서 공전하고 있는 지구 크기의 엑소플라넷(Proxima Centauri b)의 발견이 발표되었다.
바르나르의 별	6	소형, 저조도 M5 적색 왜성.태양계에서 두 번째로 가까운 곳이야
시리우스	8.7	백색 왜성 동반자와 함께 크고 매우 밝은 A1 별.
에리다니 엡실론	10.8	단일 K2별은 태양보다 약간 작고 차갑다.그것은 두 개의 소행성 띠를 가지고 있고, 거대한 행성과 훨씬 작은 행성이 있을 수 있으며,[16] 태양계 형태의 행성계를 가지고 있을 수 있다.
타우세티	11.8	태양과 비슷한 G8 단일 별.태양계형 행성계 보유 가능성 높음: 현재 증거는 거주 가능 구역에 잠재적으로 두 개의 행성이 있는 5개의 행성을 보여준다.
울프 1061번길	~14	Wolf 1061 c는 지구의 4.3배 크기여서 바위투성이의 지형을 가지고 있을 수 있다.그것은 또한 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 '골디락스' 구역 내에 위치한다.[17]
글리제 581 행성계	20.3	다중 행성계.확인되지 않은 엑소플라넷 글리제 581g와 확인된 엑소플라넷 글리제 581d는 스타의 거주 가능 구역에 있다.
글리제 667C	22	최소 6개의 행성이 있는 시스템.이 행성들 중 기록적인 세 개의 행성은 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 항성 주위의 구역에 놓여 있는 초지구로, 생명체의 존재 가능성이 있다.[18]
베가	25	행성이 형성되는 과정에 있을 가능성이 있는 매우 젊은 시스템.[19]
트라피스트-1	39	지구와 유사한 7개의 행성을 자랑하는 최근 발견된 시스템으로, 그 중 일부는 액체 상태의 물을 가지고 있을 수 있다.이 발견은 거주할 수 있는 행성을 찾고 생명을 지탱할 수 있는 행성을 찾는 데 있어 큰 발전이다.

기존과 단기 천문학적 기술은 이들 물체 주변에서 행성계를 발견할 수 있어 탐사 잠재력을 높일 수 있다.

제안 방법

느리고 나사 없는 프로브

현재와 가까운 미래의 추진 기술에 기초한 느린 성간 미션은 약 100년에서 수천년 사이의 여행 시간과 관련이 있다.이 미션들은 Voyager 프로그램에 사용된 것과 같은 행성간 탐사기와 유사한 로봇 탐사선을 근처의 별에 보내 탐험을 하는 것으로 구성된다.^[20]기술 수명이 합리적인 이동 속도를 얻는 것 다음으로 중요한 문제임에도 불구하고, 승무원을 데려가지 않음으로써, 임무의 비용과 복잡성은 현저히 감소한다.제안된 개념으로는 프로젝트 다이달로스, 프로젝트 이카루스, 프로젝트 드래곤플라이, 프로젝트 롱샷,^[21] 그리고 더 최근에는 돌파 스타샷 등이 있다.^[22]

나사 없는 빠른 프로브

나노 로봇

근광속 나노 우주선은 새로 개발된 나노스케일 추진기로 기존의 마이크로칩 기술을 기반으로 한 가까운 미래에 가능할 것이다.미시간 대학의 연구원들은 나노입자를 추진체로 사용하는 추진기를 개발하고 있다.그들의 기술은 "나노픽사 필드 추출 추진기" 또는 나노FET라고 불린다.이 장치들은 작은 입자 가속기가 전도성 나노입자를 우주로 쏘아 올리는 것과 같은 역할을 한다.^[23]

이론 물리학자 미치오 카쿠는 나노기술의 발달로 가능해질 수도 있는 "스마트 먼지"의 구름이 별에 보내질 것을 제안했다.카쿠는 또한 자기장, 마이크로메토라이트, 그 밖의 위험들에 의해 쉽게 편향되기 위해서는 매우 작은 탐침의 취약성 때문에 많은 나노 로봇이 보내져야 한다고 지적한다.^[24]

단기적 해결책으로는 프로젝트 드래곤플라이의 맥락에서 현재의 큐브샛 기술을 기반으로 한 소형 레이저 추진 성간 탐사선이 제안되었다.^[21]

느리고, 승무원이 있는 임무들

승무원이 탑승한 임무에서, 느린 성간 여행의 기간은 주요한 장애를 제시하며, 기존의 개념은 이 문제를 다른 방식으로 다룬다.^[25]그것들은 인간이 우주선의 선상에서 운반되는 "상태"로 구별할 수 있다.

제너레이션 선박

세대선(또는 세계선)은 성간 방주의 일종으로, 목적지에 도착하는 선원들은 여행을 시작한 사람들의 후손이다.세대 선박은 현재 필요한 거대한 규모의 선박을 건조하는 것이 어렵고 그러한 선박에 탑승한 생명체가 제기하는 커다란 생물학적, 사회학적 문제 때문에 가능하지 않다.^{[26][27][28][29][30]}

일시 중단된 애니메이션

과학자들과 작가들은 가사상태에 있는 애니메이션을 위한 다양한 기술들을 가정해 왔다.이것들은 인간의 동면과 극저온 보존을 포함한다.현재 둘 다 실용적이지 않지만, 그들은 승객들이 항해하는 긴 시간 동안 비활성 상태로 있는 선실의 가능성을 제공한다.^[31]

냉동배아

몇몇 냉동 초기 단계의 인간 배아를 운반하는 로봇 성간 임무는 또 다른 이론적 가능성이다.이러한 우주 식민지화 방법은 무엇보다도 인공 자궁의 개발, 거주할 수 있는 지상 행성의 사전 발견, 그리고 완전히 자율적인 이동 로봇과 교육용 로봇 분야의 발전을 필요로 한다.^[32]

성간 공간을 뛰어다니는 섬

성간 공간은 완전히 비어 있는 것은 아니다; 그것은 작은 소행성(오트 구름)에서부터 가능한 악한 행성에 이르는 수조 개의 얼음 덩어리를 포함하고 있다.항성 간 여행의 좋은 부분을 위해 이러한 자원을 활용할 수 있는 방법들이 있을 수 있다. 신체에서 신체로 천천히 뛰어오르거나 도중에 웨이트 스테이션을 설치한다.^[33]

빠른 승무원 임무

만약 우주선이 평균 10%의 광속(그리고 인간 승무원 임무의 목적지에서 감속)을 할 수 있다면, 이것은 40년 안에 프록시마 센타우리까지 도달하기에 충분할 것이다.이를 달성하기 위해 최종적으로 개발될 수 있는 몇 가지 추진 개념이^[34] 제안되었지만(아래 § 추진 참조), 그 중 어느 것도 허용 가능한 비용으로 단기(수십 년) 개발을 위한 준비가 되어 있지 않다.

시간확장

물리학자들은 일반적으로 빛보다 빠른 여행은 불가능하다고 믿는다.상대론적 시간 확장은 여행자가 시간을 더 느리게 경험할 수 있게 해주며, 속도가 빛의 속도에 가까워진다.^[35]이러한 명백한 감속은 빛의 속도의 80% 이상의 속도에 도달했을 때 눈에 띈다.성간선박에 탑승한 시계는 지구시계보다 느리게 달릴 수 있기 때문에, 만약 배의 엔진이 약 1g의 가속도를 지속적으로 발생시킬 수 있다면, 그 배는 은하계의 거의 모든 곳에 도달하여 40년 내에 지구로 돌아올 수 있을 것이다(도표 참조).귀환 즉시 우주 비행사의 배에서 경과한 시간과 지구에서 경과한 시간 사이에는 차이가 있을 것이다.

예를 들어, 우주선은 32광년 떨어진 항성으로 여행할 수 있으며, 처음에는 1.03g(즉, 10.1m/s²)에서 1.32년(선박 시간) 동안 일정한 속도로 가속한 다음, 엔진을 멈추고 다음 17.3년(선박 시간) 동안 일정한 속도로 타력 주행한 다음, 다시 1.32년 동안 감속한 다음 목적지에 정지할 수 있다.짧은 방문 후에, 우주비행사는 같은 방법으로 지구로 돌아올 수 있었다.완전한 왕복 여행이 끝난 후, 배에 탑승한 시계들은 40년이 지났다는 것을 보여주지만, 지구상에 있는 시계들에 따르면, 배는 발사 후 76년 만에 되돌아온다.

우주 비행사 입장에서는 탑승 시계가 정상적으로 작동하는 것 같다.앞에 있는 별은 일년에 0.87광년의 속도로 접근하고 있는 것 같다.우주는 우주선이 정지해 있을 때 가지고 있던 크기의 절반으로 여행 방향을 따라 수축된 것처럼 보일 것이다; 우주비행사가 측정한 바에 따르면 그 별과 태양 사이의 거리는 16광년인 것처럼 보일 것이다.

더 빠른 속도에서는 탑승 시간이 더 느리게 흘러 우주비행사가 은하수 중심부(지구에서 3만 광년)로 이동했다가 40년 만에 다시 선박 시간으로 되돌아갈 수 있게 된다.그러나 지구 시계에 따른 속도는 항상 지구 1년에 1광년 미만이 될 것이기 때문에, 귀국할 때 우주비행사는 지구에서 6만년 이상이 지나갔다는 것을 알게 될 것이다.

일정 가속도

어떻게 달성되든 출발부터 도착까지 연속적으로 가속도를 낼 수 있는 추진체계가 가장 빠른 이동 방법이 될 것이다.항속 가속도 여행은 추진체계가 항행의 전반부에 대해 일정한 속도로 선박을 가속시킨 다음 후반부에 감속하여 출발지에 비례하여 목적지 정지점에 도착하는 것이다.만약 이것이 지구 표면에서 경험했던 것과 유사한 가속도로 수행된다면, 그것은 승무원들을 위해 인공적인 "중력"을 생산할 수 있는 추가적인 이점을 갖게 될 것이다.그러나 현재의 기술로는 필요한 에너지를 공급하는 것이 엄청나게 비쌀 것이다.^[37]

행성 관찰자의 관점에서 보면, 처음에는 꾸준히 가속하는 것처럼 보이지만, 그 다음에는 빛의 속도에 가까워질수록(그것을 초과할 수 없다) 점점 더 서서히 가속하는 것처럼 보일 것이다.그것은 쌍곡선 운동을 할 것이다.^[38]이 배는 약 1년 동안 가속한 후에 빛의 속도에 가까워질 것이고, 여행이 끝날 때까지 브레이크를 밟을 때까지 그 속도에 머무를 것이다.

탑재된 관찰자의 관점에서 승무원들은 엔진의 가속도와 반대되는 중력장을 느낄 것이고, 앞의 우주가 쌍곡선 운동을 하면서 그 영역에 떨어지는 것처럼 보일 것이다.그 일환으로서 배의 움직임 방향의 물체들 사이의 거리는 배가 감속하기 시작할 때까지 점차 수축할 것이며, 이때 선상 관찰자의 중력장 경험은 역전될 것이다.

배가 목적지에 도달했을 때, 만약 그것이 그것의 본래의 행성과 메시지를 교환한다면, 그것은 시간적 팽창과 길이적 수축으로 인해 행성 관찰자에게 전달된 시간보다 선상에서 더 적은 시간이 걸렸다는 것을 발견하게 될 것이다.

그 결과는 승무원들에게 인상적으로 빠른 여행이다.

추진

로켓개념

모든 로켓 개념은 배기 속도와 질량 비율의 함수로 이용 가능한 특성 속도, 초기(연료₀ 포함) 대 최종(M₁, 연료 고갈) 질량의 비율을 설정하는 로켓 방정식에 의해 제한된다.

매우 높은 특정 전력, 즉 총 차량 질량에 대한 추력 비율은 100년 미만의 시간 범위 내에서 성간 목표물에 도달하기 위해 필요하다.^[39]일부 열 전달은 불가피하며 엄청난 난방 부하를 적절하게 처리해야 한다.

따라서, 모든 기술의 성간 로켓 개념에 대해 핵심 엔지니어링 문제(솔돔이 명시적으로 논의됨)는 배기 스트림에서 차량으로의 열 전달을 제한하는 것이다.^[40]

이온 엔진

전기 추진의 일종인 던과 같은 우주선은 이온 엔진을 사용한다.이온 엔진에서 전력은 추진체, 보통 가스 제논의 충전된 입자를 만들어 그들을 극도로 높은 속도로 가속시키는 데 사용된다.기존 로켓의 배기 속도는 연료의 분자 결합에 저장된 화학 에너지에 의해 약 5 km/s로 제한된다.높은 추력(약 10N⁶)을 생산하지만 특정한 충동이 적고, 그것이 최고 속도를 제한한다.이와는 대조적으로 이온 엔진은 낮은 힘을 가지고 있지만, 원칙적으로 최고 속도는 우주선에서 사용할 수 있는 전력과 가속되고 있는 가스 이온에 의해서만 제한된다.충전된 입자의 배기 속도는 15km/s ~ 35km/s이다.^[41]

핵분열 동력

핵분열-전기

낮은 추력에서 장기간 작동하고 핵분열 원자로에 의해 구동되는 핵전기 또는 플라스마 엔진은 화학적으로 구동되는 차량이나 핵열로켓보다 훨씬 더 큰 속도에 도달할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.그러한 차량들은 아마도 현 세기 내에 합리적인 주행 시간으로 태양계 탐사에 동력을 공급할 수 있는 잠재력을 가지고 있을 것이다.그들의 저밀도 추진력 때문에, 그들은 행성 밖, 깊은 공간에서의 작동으로 제한될 것이다.휴대용 동력원에 의해 구동되는 전기 동력 우주선 추진력은 예를 들어 작은 가속력만을 생산하는 원자로가 빛의 속도의 15%에 도달하는 데 수 세기가 걸릴 것이며 따라서 한 사람의 일생 동안 성간 비행에 적합하지 않을 것이라고 말한다.^[42]

핵분열-파쇄

핵분열-파쇄 로켓은 핵분열을 이용해 최대 12,000km/s(7,500mi/s)의 속도로 분출되는 핵분열 단편들의 고속 제트를 만든다.핵분열 시 에너지 출력은 원자로연료 총 질량 에너지의 약 0.1%이며 유효 배기속도를 빛의 속도의 약 5%로 제한한다.최대 속도의 경우, 반응 질량은 일차 에너지원의 "애쉬"인 핵분열 생성물로 최적으로 구성되어야 하므로 질량 비에서 추가 반응 질량을 보충할 필요가 없다.

핵펄스

1950년대 후반에서 1960년대 초까지의 작업을 바탕으로, 핵펄스 추진 엔진을 탑재한 우주선, 즉 일련의 핵폭발에 의해 움직이는 우주선을 만드는 것이 기술적으로 가능했다.이 추진 시스템은 매우 높은 특정 임펄스(우주 여행의 연비에 상당함)와 높은 특정 동력의 가능성을 포함하고 있다.^[43]

프로젝트 오리온 팀원 프리먼 다이슨은 1968년 핵 펄스 추진력을 이용한 성간 우주선을 제안했는데, 이 우주선은 연료 연소율이 매우 높은 순수 중수소 핵융합 폭발을 사용했다.그는 시속 15,000km의 배기 속도와 130년의 알파 센타우리까지의 비행 시간을 허용하는 20,000km/s 델타-v를 달성할 수 있는 10만 톤의 우주선을 계산했다.^[44]이후 연구에 따르면, 이론적으로 이론적으로 텔러-울람 열핵 유닛으로 구동되는 오리온 우주선에 의해 달성될 수 있는 최고 순항속도는 후퇴를 위해 연료를 절약하지 않는다고 가정할 때 빛의 속도(0.08-0.1c)의 약 8%~10%이다.^[45]원자(분해) 오리온은 빛의 속도의 3-5%를 달성할 수 있다.핵융합 항시마터 촉매 핵 펄스 추진 장치에 의해 구동되는 핵 펄스 구동 우주선은 유사하게 10% 범위일 것이며 순수 물질 항시마터 전멸로켓은 이론적으로 빛의 속도의 50-80%의 속도를 얻을 수 있을 것이다.각각의 경우에 최대 속도의 절반 속도를 늦추기 위해 연료를 절약한다.우주선이 목적지에 가까워질 때 자기 돛을 사용하여 우주선을 감속시키는 개념은 추진제를 사용하는 대안으로 논의되어 왔는데, 이것은 우주선이 최대 이론 속도에 가깝게 이동할 수 있게 해줄 것이다.^[46]비슷한 원리를 활용한 대안 설계로는 프로젝트 롱샷, 프로젝트 다이달로스, 미니 매그 오리온 등이 있다.생존 가능한 전력의 극대화를 위한 외부 핵펄스 추진의 원리는 외부 전력 비밍이 없는 성간 비행과 매우 고성능 행성간 비행에 대한 심각한 개념들 사이에서 공통으로 남아 있다.

1970년대에 핵 펄스 추진 개념은 외부적으로 촉발된 관성 구속 융합을 사용하여 Daedalus 프로젝트에 의해 더욱 개선되었다. 이 경우 고출력 전자 빔으로 핵 연료 펠릿을 압축하여 핵융합 폭발을 발생시킨다.이후 레이저, 이온빔, 중성입자빔, 초유동 발사체 등이 추진용 핵펄스를 생산하도록 제안됐다.^[47]

현재 어떤 핵폭발 우주선 개발에도 장애가 되는 것은 1963년 부분실험금지조약으로, 우주 공간에서 어떤 핵장치(비무기 기반도)의 폭발을 금지하는 내용을 포함하고 있다.따라서 현재 예측 가능한 기술을 사용하는 항성간 임무 규모의 프로젝트는 적어도 국제우주정거장의 규모에 대한 국제협력이 필요할 수 있지만, 이 조약은 재협상될 필요가 있을 것이다.

고려해야 할 또 다른 문제는 빠르게 가속된 우주선, 화물 및 탑승객에게 내부로 전달되는 g-용기일 것이다(관성 부정 참조).

핵융합로켓

핵융합 반응에 의해 구동되는 핵융합로켓 우주선은 에너지만을 고려하여 빛의 10%의 속도에 도달할 수 있어야 한다.이론적으로, 많은 수의 단계들이 임의로 빛의 속도에 가깝게 차량을 밀어낼 수 있다.^[48]이는 중수소, 삼중수소, 헤, B, 리와 같은 가벼운 원소 연료를 " 연소"할 것이다.핵융합은 핵연료 질량의 약 0.3~0.9%를 방출 에너지로 산출하기 때문에 <연료 질량 에너지의 0.1%>를 방출하는 핵분열보다 정력적으로 유리하다.잠재적으로 정력적으로 이용할 수 있는 최대 배기 속도는 핵분열보다 대체로 c의 4-10% 더 높다.그러나 가장 쉽게 달성할 수 있는 핵융합 반응은 에너지 손실의 중요한 원천인 고에너지 중성자로 에너지의 상당 부분을 방출한다.따라서 이러한 개념들이 인간의 일생 동안 가장 가까운 항성으로의 여행에 대한 최상의 (가장 가까운) 전망을 제공하는 것처럼 보이지만, 그것들은 수십 년 또는 수 세기 동안 난해한 것으로 판명될 수 있는 엄청난 기술 및 공학적 어려움을 여전히 수반한다.

초기 연구로는 1973~1978년 영국 행성간 협회가 수행한 프로젝트 다이달로스(Daidalus)와 1988년 완공된 NASA와 미 해군사관학교가 후원한 학생 프로젝트 롱샷(Project Longshot)이 있다.DHe³ 반응을 기반으로 하지만 수소를 반응 질량으로 사용하는 승무원 태양계 탐사를 위해 설계되고 최적화된 또 다른 꽤 상세한 차량 시스템인 "Discovery II"^[49]는 NASA 글렌 연구 센터의 한 팀에 의해 설명되었다.최대 1.7•10⁻³ g의 가속도로 300 km/s의 특색 있는 속도를 달성하며, 선박 초기 질량은 약 1700 미터 톤이며, 탑재량은 10% 이상이다.이러한 것들이 인간 시간 계산에 대한 성간 이동에 대한 요구조건에는 여전히 크게 못 미치지만, 이 연구는 현재 최첨단 기술을 넘어선 불가능하지 않은, 수십 년 이내에 접근 가능한 것에 대한 합리적인 벤치마크를 나타낸 것으로 보인다.개념의 2.2% 번업 분율을 기반으로 약 3,000km/s의 순수 융복합 제품 배기 속도를 달성할 수 있다.

안티마터 로켓

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항이머터 로켓은 다른 어떤 종류의 로켓보다 훨씬 높은 에너지 밀도와 특정한 충동을 가질 것이다.^[34]에너지 자원과 효율적인 생산방식이 필요한 양으로 항이매터를 만들어 안전하게 보관하는^[50][51] 것으로 밝혀지면 이론적으로 빛의 수십 퍼센트의 속도에 도달할 수 있을 것이다.^[34]반물질 추진이 상대론적 시간 확장이 더욱 두드러지게 되어 외부 관찰자가 인식하는 여행자의 시간이 더 느린 속도로 지나가는 (>빛의 90%)으로 이어질 수 있을지는, 요구될 반물질의 양이 많기 때문에 의심스럽다.^[34][52]

반물질의 생산과 저장이 실현 가능해야 한다고 가정할 때, 두 가지 문제를 더 고려해야 한다.첫째, 항모전멸에서 많은 에너지가 고에너지 감마선으로, 특히 중성미자로도 손실되므로 항모전자가 단순히 열방사선으로 전멸할 수 있도록 허용된다면 실제로² mc의 약 40%만이 이용가능할 것이다.^[34]그렇더라도 추진에 이용 가능한 에너지는 차세대 경쟁 후보인 핵융합 mc 수율의² 1%에 비해 상당히 높을 것이다.

둘째로, 배기가스에서 차량으로의 열 전달은 침투 감마선에 들어가는 에너지의 큰 부분을 고려할 때 엄청난 낭비 에너지를 선박으로(예: 선박 가속도 0.1g, 선박 질량 톤당 0.3조 와트에 근접하는 경우) 전달할 가능성이 있어 보인다.페이로드(및 승무원이 탑승한 차량의 승객)를 보호하기 위해 차폐가 제공되었다고 가정하더라도, 일부 에너지는 불가피하게 차량을 가열할 수 있으며, 따라서 유용한 가속이 달성될 경우 제한 요인이 될 수 있다.

더 최근에 프리드워트 윈터버그는 상대론적 양성자-안티프로톤 핀치 방출을 통해 물질-항습제 GeV 감마선 레이저 광자 로켓이 가능하다고 제안했는데, 여기서 레이저 빔의 반동이 뫼스바우어 효과에 의해 우주선으로 전달된다.^[53]

외부 에너지원을 가진 로켓

레이저와 같은 외부 자원으로부터 동력을 얻는 로켓은 내부 에너지원을 에너지 수집기로 대체하여 잠재적으로 배의 질량을 크게 줄이고 훨씬 더 높은 이동 속도를 가능하게 할 수 있다.제프리 A. 랜디스는 이온 추진기에 동력을 공급하는 기지국으로부터 외부 레이저에 의해 공급되는 에너지를 가진 성간 탐침을 제안했다.^[54]

비로켓 개념

모든 전통적인 로켓 추진 방법의 문제점은 우주선이 연료를 운반해야 하기 때문에 로켓 방정식에 따라 매우 거대한 연료를 만들 수 있다는 것이다.다음과 같은 몇 가지 개념이 이 문제에서 벗어나려고 시도한다.^[34][55]

RF 공진 캐비티 추진기

무선주파수(RF) 공명 캐비티 추진기는 우주선 추진기라고 주장하는 장치다.2016년, NASA의 첨단 추진물리학 실험실은 그러한 테스트에서 작은 명백한 추력을 관찰했다고 보고했는데, 그 결과는 그 이후 복제되지 않았다.^[56]그 디자인들 중 하나는 EMDrive라고 불린다.2002년 12월, 위성 추진 연구소는 850W의 공동 자석론에 의해 구동되는 약 0.02뉴턴의 추정 총 추력을 가진 작동 원형을 설명했다.이 장치는 과열로 인해 자기장이 고장나기 전에 불과 몇 십 초 동안만 작동할 수 있었다.^[57]EMDrive에 대한 최근 테스트는 효과가 없다는 결론을 내렸다.^[58]

헬리컬 엔진

NASA 과학자 데이비드 번즈 박사가 2019년에 제안한 이 나선 엔진 개념은 입자를 빛의 속도에 가깝게 가속시키기 위해 입자 가속기를 사용할 것이다.그러한 속도로 이동하는 입자들은 더 많은 질량을 획득하기 때문에, 이러한 질량 변화는 가속을 일으킬 수 있다고 여겨진다.번즈에 따르면, 우주선은 이론적으로 빛의 99% 속도에 도달할 수 있었다.^[59]

성간 람제트

1960년 로버트 W. 부사드는 거대한 스쿠프가 성간 공간에서 확산 수소를 모아 양성자와 양성자 간 연쇄반응을 이용해 플라이에서 "태워" 후방에서 배출하는 핵융합로켓인 부사드 램젯을 제안했다.더 정확한 추정치를 가진 추후의 계산은 생성된 추력이 상상할 수 있는 어떤 스쿱 설계에 의해 야기되는 드래그보다 작을 것이라는 것을 암시한다.^{[citation needed]}그러나 그 아이디어는 매력적이다. 왜냐하면 그 연료는 (에너지 수확의 개념에 따라) 도중에 모일 것이기 때문에, 이론적으로 그 우주선은 빛의 속도에 가깝게 가속될 수 있기 때문이다.이 같은 제한은 반응으로 추진체를 0.12c까지 가속시킬 수 있기 때문이다.따라서 성간 먼지를 잡는 드래그와 그 같은 먼지를 0.12c로 가속하는 추력은 속도가 0.12c일 때 같으므로 더 이상의 가속을 방지한다.

빔 추진

홈스타 시스템에서 거대한 레이저나 입자 가속기에 의해 구동되는 가벼운 돛이나 자기 돛은 잠재적으로 로켓이나 펄스 추진 방법보다 더 큰 속도에 도달할 수 있는데, 왜냐하면 그것은 자체의 반응 질량을 운반할 필요가 없고 따라서 우주선의 탑재량을 가속하기만 하면 되기 때문이다.로버트 L. 포워드는 목적지 항성 시스템에서 30km의 항성 간 광선 항해를 레이저 어레이가 없어도 감속할 수 있는 방법을 제안했다.이 계획에서는 100km의 2차 돛이 우주선 후방에 배치되는 반면, 대형 1차 돛은 우주선에서 분리되어 스스로 계속 전진한다.빛은 큰 1차 돛에서 2차 돛으로 반사되는데, 2차 돛은 2차 돛과 우주선 탑재량을 감속하는데 사용된다.^[60]2002년에 제프리 A. NASA 글렌 연구소의 랜디스도 레이저로 움직이는 추진력 있는 돛단배(두께 몇 나노미터의 다이아몬드 돛)를 태양에너지로 작동시킬 것을 제안했다.^[61]이 제안으로, 이 성간선은 이론적으로, 빛의 10% 속도에 도달할 수 있을 것이다.또한 우주선을 가속시키기 위해 비메이드 추진력을 사용하고, 그것을 감속하기 위해 전자기 추진력을 사용하는 것이 제안되었다. 따라서, 가속 중 생성된 드래그로 인해 버스사드 램젯이 가지고 있는 문제를 제거하기 위해서였다.^[62]

또한 자기 돛은 목적지 별의 태양풍과 성간 매질에서 발견되는 플라즈마와 상호작용함으로써 목적지 시스템의 연료나 주행빔에 의존하지 않고 목적지에서 감속할 수 있다.^[63][64]

다음 표에는 물리학자 Robert L이 제안한 비밍 레이저 추진력을 사용한 몇 가지 예시 개념이 나열되어 있다. 전달:^[65]

미션	레이저 파워	차량 질량	가속	돛 지름	최대 속도 (빛 속도의 %)
1. 플라이비 – 알파 센타우리, 40년
아웃바운드 단계	65 GW	1 t	0.036 g	3.6km	11% @ 0.17 ly
2. 랑데부 – 알파 센타우리, 41년
아웃바운드 단계	7,200 GW	785 t	0.005 g	100km	21% @ 4.29 ly[dubious – discuss]
감속 단계	26,000 GW	71 t	0.2g	30km	21% @ 4.29 ly
3. 승무원 – 에리다니, 51년 (별자리 탐사 5년 포함)
아웃바운드 단계	75,000,000 GW	78,500 t	0.3g	1000km	50% @ 0.4 ly
감속 단계	2150만 GW	7,152 t	0.3g	320km	50% @ 10.4 ly
무대 복귀	71만 GW	785 t	0.3g	100km	50% @ 10.4 ly
감속 단계	6만 GW	785 t	0.3g	100km	50% @ 0.4 ly

풀 스톱에 포토그라비테이셔널 어시스트를 사용하는 성간 여행 카탈로그

다음 표는 헬러, 히프케, 케르벨라의 작품을 바탕으로 한 것이다.^[66]

이름	이동시간 (yr)	거리 (ly)	루미도 (L☉)
시리우스 A	68.90	8.58	24.20
α 센타우리 A	101.25	4.36	1.52
α 센타우리 B	147.58	4.36	0.50
프로시온 A	154.06	11.44	6.94
베가	167.39	25.02	50.05
알테어	176.67	16.69	10.70
포말하우트 A	221.33	25.13	16.67
데네볼라	325.56	35.78	14.66
캐스터 A	341.35	50.98	49.85
에리다니 엡실론	363.35	10.50	0.50

• α Cen A와 B의 연속적인 도움은 두 별 모두 이동 시간을 75 yr까지 허용할 수 있다.
• 라이트세일은 명목상의 그래핀급 돛에 대해 8.6×10m의⁻⁴⁻² 공칭 질량 대 표면비( ratio_nom)를 가진다.
• 광선의 면적, 약 10m⁵² = (316m)²
• 최대 37,300kms⁻¹(12.5% c)의 속도

사전가속연료

사람 수명에 미치지 못하는 항성간 출발-정지 간 이동 시간을 달성하려면 가까운 항성에도 1,000,000에서 100,000 사이의 질량 비율이 필요하다.이것은 다단계 차량에 의해 방대한 규모로 달성될 수 있었다.^[48]대안으로 대형 선형 가속기는 로켓 방정식의 한계를 피하면서 우주-차량으로 추진되는 핵분열로 연료를 추진시킬 수 있다.^[67]

이론개념

빛으로 마음의 전달

업로드된 인간의 마음이나 AI는 빛의 속도로 레이저나 무선 신호로 전송될 수 있다.^[68]이를 위해서는 먼저 인간, 탐침, 자기 복제 기계(잠재적으로 AI 또는 업로드된 인간과 함께) 또는 외계 문명(아마도 다른 은하계, 카르다셰프 타입 III 문명)에 의해 설정되어야 할 목적지에 수신기가 필요하다.

가벼운 여행보다 빠른 속도

과학자들과 저자들은 빛의 속도를 능가할 수 있는 여러 가지 방법을 가정해 보았지만, 이것들 중 가장 진지한 사람조차도 매우 투기적이다.^[69]

빛보다 빠른 여행이 물리적으로 가능한지도 논쟁의 여지가 있다. 부분적으로는 인과관계에 관한 우려 때문이다. 빛보다 빠른 여행은 특정한 조건 하에서 특수상대성이라는 맥락 안에서 시간적으로 역행하는 것을 허용할 수 있다.^[70]일반 상대성 이론 내에서 빛보다 빠른 여행을 위해 제안된 메커니즘은 이국적인 물질의^[69] 존재를 필요로 하며 이것이 충분한 양으로 생산될 수 있을지는 알려져 있지 않다.

알쿠비에르 드라이브

물리학에서 알쿠비에르 드라이브는 일반 상대성 틀 안에서 웜홀의 도입 없이 우주선 뒤의 스페이스타임의 국지적 팽창과 전방의 반대적 수축에 의해 우주선이 임의적으로 큰 속도로 이동할 수 있는 방식으로 스페이스타임을 수정할 수 있다는 주장에 근거한다.그럼에도 불구하고,^[71] 이 개념은 우주선이 이국적인 물질의 지역 또는 부정적인 질량의 가상의 개념을 포함하도록 요구할 것이다.^[71]

인공 블랙홀

항성간 여행을 가능하게 하는 이론적 아이디어는 인공 블랙홀을 만들어 항성선을 추진시키고 포물선 반사체를 사용하여 호킹 방사선을 반사하는 것이다.비록 현재의 기술 능력을 넘어서지만, 블랙홀 우주선은 다른 가능한 방법들에 비해 몇 가지 장점을 제공한다.블랙홀이 동력원과 엔진의 역할을 하도록 하는 것은 또한 호킹의 방사선을 에너지와 추진력으로 전환하는 방법이 필요하다.한 가지 잠재적인 방법은 배에 부착된 포물선 반사경의 초점에 구멍을 놓아 전방 추력을 만드는 것이다.조금 더 쉽지만 효율이 떨어지는 방법은 단순히 배의 앞쪽으로 향하는 모든 감마선을 흡수하여 앞으로 밀고, 나머지는 뒤쪽으로 쏠 수 있게 하는 것이다.^[72][73][74]

웜홀

웜홀은 이론가들이 우주에서 아인슈타인-로센 다리를 가로질러 임의의 두 지점을 연결할 수 있다고 가정하는 시간상의 추측 왜곡이다.웜홀이 실제로 가능한지는 알려지지 않았다.웜홀을 허용하는 일반상대성이성의 아인슈타인 방정식에 대한 해법이 있지만, 현재 알려진 해법은 모두 어떤 가정을 수반하는데, 예를 들어 음의 질량의 존재는 비물리적일 수 있다.^[75]그러나 크레이머 등은 그러한 웜홀이 우주 현에 의해 안정화된 초기 우주에서 만들어졌을지도 모른다고 주장한다.^[76]웜홀의 일반적인 이론은 로렌츠 웜홀이라는 책에서 비서가 논하고 있다.^[77]

설계 및 연구

엔즈만 우주선

1973년 10월호 Analog에서 G. Harry Stine이 상세히 기술한 Enzmann 우주선은 Robert Duncan-Enzmann의 아이디어를 바탕으로 한 미래의 우주선을 위한 디자인이었다.제안된 우주선 자체는 12-24개의 열핵 펄스 추진 장치에 동력을 공급하기 위해 1,200만 톤의 중수소 중수소를 사용했다.엠파이어 스테이트 빌딩보다 두 배 더 길고, 인오빗을 조립한 이 우주선은 성간 탐사와 목표 별 시스템의 망원경 관찰이 선행하는 더 큰 프로젝트의 일부였다.^[78]

프로젝트 하이페리온

이카루스 인터스텔라의 프로젝트 중 하나인 프로젝트 하이페리온(Project Hyperion)은 승무원 간 성간 여행의 다양한 타당성 문제를 조사했다.^[79][80][81]그것의 회원들은 성간 연구를 위한 이니셔티브와 협력하여 성간 승무원 여행에 대해 계속 발표한다.^[27]

NASA 연구

NASA는 형성 이후 성간 여행을 연구해 왔으며, 1960년대에는 중요한 외국어 논문을 번역하고, 1970년대에는 성간 여행에 대한 융복합 추진과 레이저 추진에 관한 초기 연구를 실시해 왔다.

1994년 NASA와 JPL은 "고급 양자/상대성이론 추진에 관한 연구실"을 공동 주관하여 "조명보다 빠른 (FTL) 질문에 대해 생각할 수 있는 새로운 기준 프레임을 수립하고 사용"하였다.^[82]

NASA의 획기적인 추진물리학 프로그램("임박한 돌파구가 보이지 않기 때문에 120만 달러의 연구 끝에 2003 회계연도에 종료됨)"^[83]은 성간 여행이 가능하기 위해 필요한 돌파구를 찾아냈다.^[84]

제프리 A. NASA 글렌 연구 센터의 랜디스는 레이저로 움직이는 성간 범선이 새로운 우주 여행 방법을 사용하여 50년 이내에 발사될 수 있다고 말한다.랜디스는 인터뷰에서 "결국 우리가 할 것이라고 생각한다"고 말했다.로켓은 너무 느려서 인간을 성간 임무에 투입할 수 없다.대신, 그는 레이저 광선으로 추진되는 광대한 돛을 가진 항성간 우주선을 빛의 약 10분의 1 속도로 계획한다.그런 배가 이 시스템을 멈추지 않고 통과한다면 알파 센타우리까지 도달하는 데는 약 43년이 걸릴 것이다.알파 센타우리에 멈추기 위해 속도를 늦추는 것은 여행을 100년으로 늘릴 수 있는 반면,^[85] 속도를 늦추지 않는 여행은 비행 중 충분히 정확하고 유용한 관찰과 측정을 하는 문제를 제기한다.

100년 우주선 연구

100년 우주선 (100 YSS) 연구는 100년 우주선 비전을 추진할 수 있는 조직의 특성을 평가하고 기반을 마련하기 위한 1년 프로젝트의 이름이었다.100YSS 관련 심포지엄은 2011년부터 2015년 사이에 조직되었다.

해롤드 ("소니") NASA 존슨 우주 센터의 화이트는^[86] 2100년 이전에 성간 비행을 실현하는 것이 임무인 비영리 재단인 ^[87]이카루스 인터스텔라의 회원이다.2012년 100회 모임에서YSS는 항성 간 여행을 가능하게 할 목적으로 1,000만분의 1의 시간 간격을 좁히기 위해 레이저를 사용했다고 보고했다.^[88]

기타 설계

• 오리온 프로젝트, 인간 승조간 성간선(1958–1968년)
• 프로젝트 다이달로스, 나사 없는 성간 탐사선 (1973–1978)
• 항성위축,^[89] 나사 없는 항성간 탐침(1985)
• 프로젝트 롱샷, 나사 없는 성간 탐사선(1987–1988)
• 스타시드/런처, 나사 없는 성간 탐사선(1996)
• 프로젝트 발키리, 인간 승조원 성간선(2009)
• 프로젝트 이카루스, 나사 없는 성간 탐사선(2009~2014년)
• 태양-디버, 나사 없는 성간 탐침^[90]
• 프로젝트 잠자리, 소형 레이저 추진 성간 탐사선(2013~2015년)
• 2016년 4월 12일, 나사 없는 성간 탐사선인 돌파 스타샷이 발표했다.^[91][92][93]

비영리단체

이 사례에 대한 성간 추진 연구와 지지에 전념하는 몇몇 조직들이 전세계적으로 존재한다.이것들은 아직 걸음마 단계지만, 이미 다양한 과학자, 학생, 전문가들로 구성된 회원들로 뒷받침되고 있다.

• 성간 연구를 위한 이니셔티브(영국)^[94]
• 타우 제로 재단(미국)^[95]

타당성

에너지 요구사항은 성간 여행을 매우 어렵게 만든다.2008년 공동추진회의에서 복수의 전문가들이 인간이 태양계 너머를 탐사하는 것은 있을 수 없는 일이라고 의견을 개진한 것으로 알려졌다.^[96]렌셀라이어 폴리테크닉 연구소의 공학 및 과학부의 부교수인 Brice N. Cassenti는 탐사선을 가장 가까운 별에 보내려면 (주기에) 전 세계의 총 에너지 생산량의 최소 100배가 필요할 것이라고 말했다.^[96]

천체물리학자 스텐 오덴왈드는 기본적인 문제는 탐지된 수천 개의 외부 행성에 대한 집중적인 연구를 통해 50광년 이내에 가장 가까운 행성의 대부분이 항성의 거주 가능 구역에서 지구와 같은 행성을 만들어내지 못한다는 것이라고 말했다.^[97]제안된 기술 중 몇 가지에 드는 수십억 달러의 비용을 감안할 때, 여행자들은 가장 잘 알려진 목적지에 도달하기 위해서는 빛의 20% 속도로 여행하는데 최대 200년을 소비해야 할 것이다.더구나 일단 여행자들이 목적지에 도착하면(어떠한 방법을 써서라도) 대기권이 비살상 상태가 아니면 목표세계의 수면까지 내려가 식민지를 세울 수 없게 된다.밀폐된 서식지 안에서 식민지의 여생을 보내고 우주복을 입고 밖으로 모험을 하는 것만이 그러한 여행을 할 수 있다는 전망은 많은 예비 목표들을 목록에서 제외시킬 수도 있다.

빛의 속도에 가까운 속도로 움직이며 모래 알갱이 같은 아주 작은 정지물체라도 마주치게 되면 치명적인 결과를 초래할 것이다.예를 들어 빛의 속도의 90%로 움직이는 물질의 1g은 소형 핵폭탄(30kt TNT 정도)에 해당하는 운동에너지를 포함하고 있다.

주요 장애물 중 하나는 지구상에서 이용 가능한 모든 자원에 대한 접근 없이 다른 모든 고려사항이 해결되었다고 가정할 때 긴 시간 여행을 위한 충분한 온보드 스페어 & 수리 시설을 갖추는 것이다.^[98]

인류를 위한 것이 아닌 성간 임무

비약적인 스타샷 이니셔티브에 의해 계획된 알파 센타우리에 대한 탐색적 고속 임무는 21세기 내에 실현될 것으로 예상된다.^[99]대체적으로 수천 년이 걸리는 천천히 진행되는 임무들을 계획하는 것이 가능하다.이 조사들은 인간의 이익을 위한 것이 아닐 것이다. 즉, 지구 주위에 그 당시 과학 데이터에 관심을 가진 사람이 있을지를 예측할 수 없다는 것이다.그 예로 단세포 생명체를 거주할 수 있지만 그렇지 않으면 메마른 행성에 유도된 팬스퍼럼의 정신으로 데려오는 것을 목표로 하는 제네시스 임무가 있다.^[100][101]상대적으로 느린 순항 제네시스 프로브는 약 $/$ {\$displaystyle 1000\,{\mbox{km/s}$에 해당하는$$$c{\displaystyle }$/ ${\displaystyle 300}$ ${\displaystyle c/300}$의 일반적인 속도로 자기 돛을 사용하여 감속할 수 있다$.$인간의 이익을 위해서가 아닌 미개척의 임무는 따라서 실현 가능할 것이다.^[102]생명윤리학, 그리고 범생물학 윤리학으로서 우주로의 확장에 대해서는 생명을 확보하고 전파하며 공간을 이용하여 생명을 극대화하는 것이 인간의 목적이다.

지구와 유사한 행성의 발견

2017년 2월 NASA는 스피처 우주망원경이 태양계에서 40광년 떨어진 초냉각 왜성 주위를 도는 TRAPPIST-1 시스템에서 지구 크기의 행성 7개를 발견했다고 발표했다.^[103]이 행성들 중 3개는 바위투성이 행성이 액체 상태의 물을 가장 많이 가지고 있을 가능성이 높은 모항성 주변 지역인 거주 가능 지역에 확고하게 위치해 있다.이 발견은 태양계 밖의 단일 항성 주변에서 발견된 가장 많은 수의 거주 가능 구역 행성에 대한 새로운 기록을 세웠다.이 7개의 행성들 모두 우리가 알고 있는 생명체의 열쇠인 액체 상태의 물을 적절한 대기 조건 하에서 가질 수 있지만, 거주 가능한 지역에 있는 세 행성으로 인해 가능성이 가장 높다.

참고 항목

• 우주 비행이 인체에 미치는 영향 - 우주 비행의 의학적인 영향
• 우주 광선의 건강 위협
• 인간 우주 비행 – 인간에 의한 우주 여행
• 은하간 이동 – 은하간 가상 이동
• 항성 간 통신 – 유성 시스템 간 통신
• 항성간 물체
• 가장 가까운 지상 외부 행성 후보 목록 - 없음
• 우주선 추진 – 우주선을 가속하는 데 사용되는 방법
• 공상과학소설의 우주여행
• 업로드된 우주인

참조

추가 읽기

• Crawford, Ian A. (1990). "Interstellar Travel: A Review for Astronomers". Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society. 31: 377–400. Bibcode:1990QJRAS..31..377C.
• Hein, A.M. (September 2012). "Evaluation of Technological-Social and Political Projections for the Next 100-300 Years and the Implications for an Interstellar Mission". Journal of the British Interplanetary Society. 33 (9/10): 330–340. Bibcode:2012JBIS...65..330H.
• Long, Kelvin (2012). Deep Space Propulsion: A Roadmap to Interstellar Flight. Springer. ISBN 978-1-4614-0606-8.
• Mallove, Eugene (1989). The Starflight Handbook. John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-61912-3.
• Odenwald, Sten (2015). Interstellar Travel: An Astronomer's Guide. ISBN 978-1-5120-5627-3.
• Woodward, James (2013). Making Starships and Stargates: The Science of Interstellar Transport and Absurdly Benign Wormholes. Springer. ISBN 978-1-4614-5622-3.
• Zubrin, Robert (1999). Entering Space: Creating a Spacefaring Civilization. Tarcher / Putnam. ISBN 978-1-58542-036-0.

외부 링크

• Leonard David – 성간 비행(2003) – MSNBC(MSNBC 웹 페이지)
• NASA 혁신 추진 물리학 프로그램(NASA 웹페이지)
• 항성간 비행의 참고 문헌 목록)
• DARPA는 웨이백 기계에 2014-03-04년 보관된 항성 간 우주선에 대한 도움을 요청한다.
• 우주선을 만드는 방법 – 그리고 왜 우리가 우주선을 지금에 와서 생각하기 시작해야 하는지 (The Conversation, 2016년)