20그램 나노 우주선이 우주 탐사의 새 시대를 연다

거대한 레이저를 사용해 소형 우주선 수천 개를 4.37광년 떨어진 알파 센타우리 자리로 쏜다는 것은 SF에나 나올 이야기로 들릴 수 있다.

그러나 인터넷 사업가이자 과학 독지가 유리 밀너는 이번 세대 안에 그걸 가능하게 하는데 1억 달러를 걸고 있다.

밀너는 스티븐 호킹과 손을 잡고 4월 12일에 ‘브레이크스루 스타샷’을 발표했다. 나노 스케일 우주선을 광속의 5분의 1로 날리는 것이 가능하다는 걸 증명하기 위한 연구 프로젝트다.

그 속도는 초속 약 60,000만 킬로미터, 시속 2억1천5백만 킬로미터에 해당한다. 이 속도라면 현재 가장 빠른 우주선보다 1천 배 이상 빠르기 때문에 가장 가까운 항성계에 약 20년 안에 도착할 수 있다고 밀너는 말한다.

그리고 우주선의 무게는 20그램이 넘지 않을 것이다. 칫솔 한 개 정도의 무게다.

우주선의 본체는 신용카드보다 작을 것이지만, 카메라, 광자 추진기, 전원 장치, 내비게이션, 통신 장비가 달릴 것이라고 밀너가 허핑턴 포스트에 말했다. 선체에 달린 ‘빛돛 lightsail’이 지구에서 쏘는 레이저를 받아 추진될 것이다. 돛의 길이는 몇 미터 정도일 것이나 두께는 원자 수백 개 정도에 불과하다.

빛돛은 새로운 개념이 아니다. 빛돛 아이디어를 처음 이야기한 사람은 독일 천문학자 요하네스 케플러로, 1608년에 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이에게 배가 바람을 받듯 우주선은 태양빛을 받아 움직이게 될 것이라 예견했다고 밀너는 말했다.

“수천 년 동안 사람들은 별을 보며 어떻게 하면 저기까지 갈 수 있을까 생각해왔다. 고대의 수많은 탐험이 돛과 바람을 이용해 이루어졌는데, 지금 우리가 같은 접근 방법을 사용하고 있다는 건 흥미로운 순환이다.”

밀너는 나노 우주선을 만드는데 필요한 지식 대부분은 이미 존재하거나 가까운 미래에 얻을 수 있을 것이라고 말한다. 우리 태양계를 벗어나는 것을 가능하게 해준 최근 15년간의 주요 발전 세 가지가 있다고 한다. 그 어느 때보다 작고 저렴하게 만들 수 있는 복잡한 전자 장비들, 얇고 가벼운 소재, 여러 레이저를 하나로 묶는 기술이다.

“이 중 한 가지라도 일어나지 않았다면 우리는 이 프로젝트를 하지 않았을 것이다. 공학적 어려움이 남아있긴 하지만, 우리는 원칙적으로 가능하다는 걸 알고 있다.”

우주의 생명을 찾는 밀너의 야심 찬 프로젝트 ‘브레이크스루’의 마지막 단계는 우주 탐험의 새 시대를 여는 것이다. 페이스북과 트위터에 초기에 투자했던 그는 지구 밖의 지적인 생물의 흔적을 찾는 ‘브레이크스루 리슨’에 1억 달러를 쓰겠다고 발표했다. 그리고 언젠가 외계 문명에게 보낼 수도 있는 메시지를 만들어 내기 위한 국제 대회 ‘브레이크스루 메시지’를 열었다.

밀너는 나노크래프트를 태양계 밖으로 보내는 것이 적대적일지도 모를 외계인들에게 우리 존재를 알리는 일이 아닐까 걱정할 필요가 없다고 말한다.

천문학자들은 알파 센타우리의 3성계에 지구와 같은 행성이 ‘거주 가능 지역’에 있을 가능성이 제법 있다고 말한다. 그러나 밀너는 초기 연구에 의하면 단순한 형태의 생명체는 있을지 모르나, 지적인 생명체가 있을 가능성은 극히 낮다고 한다. 나노크래프트 발사 준비가 될 무렵에는 센타우리에 대해 훨씬 더 많은 것을 알게 될 거라고 말한다.

외계 생명의 첫 징후를 찾는 것 외에도, ‘브레이크스루 스타샷’은 우리 은하계에 대한 귀한 정보를 제공하고, 지구와 충돌하는 코스로 날아오는 유성에 대해 조기 경보를 줄 예정이다.

그는 고속 모선에서 나노크래프트 수천 척을 쏘아 보낸다는 구상을 하고 있다. 약 1킬로미터 폭의 발사 시스템으로 속도를 낼 예정이다. 이 ‘레이저 비머’는 우주선이 필요한 속도를 낼 수 있도록 100기가와트를 쏘아야 한다.

비머는 우주에서 만드는 것이 이상적이지만, 비용 문제 때문에 힘들 거라 한다. 게다가 ‘막대한 에너지 생산기를 우주에 두는 것은 정책상 용납될 수 없다. 그게 오용될 수 없게 해야 하기 때문이다. 그걸 잘못된 방향을 향하게 하면 안되지 않는가.’

이 프로젝트에 참여하고 있는 하바드 대학교 과학 교수 아비 로엡은 레이저의 파괴력은 대단치 않다고 말하며, ‘레이저 빔은 작은 대상을 태울 수는 있지만 광범위한 피해를 줄 수 있을 정도는 아니다’라고 허핑턴 포스트에 말했다.

밀너는 칠레의 아타카마 사막과 같은 고도가 높고 건조한 곳에 레이저 시스템을 지을 생각이다. 극지방이 아닌 사막 중 가장 건조한 곳인 아타카마에는 이미 세계 최대 규모 망원경들이 많이 있다.

레이저 집합체는 몇 분 동안 가동되며, NASA의 스페이스 셔틀 발사에 필요한 만큼의 에너지를 만들어 낼 것이다.

‘브레이크스루 스타샷’의 실현 가능성을 입증할 수 있다면, 실행에는 CERN(유럽 원자핵 공동 연구소) 급의 국제적협력이 필요할 거라고 밀너는 말한다. 세계 최대 물리학 연구소인 CERN은 힉스 입자를 발견하는데 135억 달러 정도를 썼고, 밀너는 브레이크스루 스타샷에도 비슷한 규모의 돈이 들어갈 거라고 말한다.

이번 시도가 성공적으로 실행된다면 발사 비용이 계속해서 저렴해질 거라고 밀너는 말한다. 우주선 선체는 아이폰 정도의 비용으로 대량 생산이 가능하고, 라이트 비머는 쉽게 개조해서 재사용하여 비용을 절감할 수 있다. 설치가 완료되고 기술이 성숙하면 한 번 발사할 때 비용이 수십만 달러 수준으로 떨어질 것으로 밀너는 기대하고 있다.

유리 밀너의 이름은 1961년에 인류 최초로 우주에 나간 소련 우주인 유리 가가린의 이름을 따서 지은 것이다. 밀너는 ‘브레이크스루 스타샷’ 프로젝트는 평생의 꿈이었다고 말한다.

“누가 내 이름을 부를 때마다 나는 내가 최초의 우주인의 이름을 가졌다는 걸 되새긴다. 당시에 굉장한 흥분이 일었고, 나는 그 흥분의 일부를 이름에 담고 있다.” 그가 허핑턴 포스트에 말했다. “

지금은 역사 최초로 정말로 다른 항성에 갈 수 있는 시기라고 그는 말했다. “이런 꿈을 꾸고 영화를 만든 사람들은 많지만, 지금은 최초로 한 세대 안에 실제로 할 수 있는 시대다. … 이걸 실제로 할 수 있다고 생각하면 – ‘스타워즈’에서처럼 거대한 우주선이 웜홀을 통과하는 게 아니라, 우리를 대신할 작은 로봇을 보내서 – 굉장히 흥분된다.”

그러나 밀너는 1960년대가 끝나기 전에 미국이 사람을 달로 보낼 거라고 했던 존 F. 케네디의 1961년 달 로켓 발사 연설과의 비교는 고사했다.

“나는 그런 비교는 하지 않는다. 나는 모든 세대에는 자신만의 도전이 있고, 이루어질 때도 있고 이루어지지 않을 때도 있다고 생각한다. 그러나 원칙적으로 이루어질 수 있는 일이 있다면 시도를 해야 한다.”

허핑턴포스트US의 This 20-Gram Nano-Spacecraft Could Usher In A New Era In Space Exploration를 번역, 편집한 것입니다.