스타샷
1. 개요
Breakthrough Starshot
2016년에 수립된 인류 최초의 성간 탐사 계획으로, 러시아의 벤처사업가 유리 밀너가 제안하였고 스티븐 호킹과 마크 저커버그 등이 참가하였으며, 연구개발을 시작하기 위해 100만 달러가 투자되었다. 2036년 발사 예정이며, 가장 가까운 별인 프록시마를 탐사하는 것을 목표로 하고 있다.
탐사선의 이름은 스타칩(StarChip)으로 불린다.
2. 상세
프록시마까지 4광년이 넘는 먼 거리를 어느 세월에 가냐 반문할 수 있지만, 탐사선은 겨우 수 g(그램) 정도의 작은 질량에 4m 크기의 솔라 세일을 달아 고출력 레이저로 가속시킬 계획이다. 이 방법으로 탐사선은 광속의 약 20%(대략 초속 6만 km)까지 가속이 가능하다고 하며 20여년 후에 프록시마 센타우리 계에 도착하게 된다.
탐사선의 가속을 위한 레이저는 지상에 설치되며, 무려 '''100GW'''의 출력을 가질 예정이다.
비록 2016년에 공개된 프로토타입에서는 태양전지를 사용했으나, 탐사선의 동력은 플루토늄-238 또는 아메리슘-241[1]을 활용한 초소형 원자력 전지를 대신 이용할 것이라고 한다. 성간 공간에서는 태양전지를 활용할 수 없기 때문이다.# 성간 공간에 희박하지만 존재하는 우주 먼지 및 입자와의 충돌로 인해 고장날 가능성이 있으므로 1000대 가량을 발사할 계획이다.
탐사선은 적색왜성 프록시마 센타우리와 외계행성 프록시마 b에 관한 자료를 수집한 뒤 전파 또는 레이저 펄스 신호에 담아 지구로 전송할 것이며, 이 신호는 약 4년 뒤 지구에 도착할 것이다. 발사는 2036년으로 예정되어 있으므로 계획대로만 진행된다면 인류는 2060년대 초~중반쯤에 최초로 외계항성과 외계행성의 근접 촬영 사진을 얻게 될 것이다.
3. 기술적 난제
탐사선의 솔라 세일은 무게를 줄이기 위해 원자 수백 개 수준의 두께를 가져야 하며, 동시에 지상에서 발사되는 레이저 광선을 거의 다 반사시킬 수 있어야 한다. 그렇지 않으면 탐사선이 레이저의 열에 의해 파괴될 수 있기 때문이다. 이를 위해서 그래핀을 활용한 소재를 연구중에 있다.
100GW의 동력을 레이저 배열에 공급하려면 원자력 발전소 100기 급의 전력이 필요하다는 난제도 있다. 그러나 탐사선의 추진을 위한 레이저 광선은 수 분만 발사하면 충분하므로 100GW 규모의 발전소를 건설하는 대신 에너지 저장 체계를 이용할 것으로 예상된다.
레이저 광선은 대기 간섭을 극복하고 탐사선의 솔라 세일을 정확히 명중시킬 수 있어야 한다. 대기 간섭을 최소화하기 위해 습도가 낮은 사막 지역이 건설 예정지로 채택될 것으로 예상된다. 레이저 자체를 지상 대신 궤도상에 설치하여 대기 간섭을 피하자는 제안도 있으나 비싼 발사 비용과 정치적인 문제[2]의 발생 우려가 있다.
카메라, 컴퓨터, 측량 장비 등 탐사선에 탑재되는 각종 부품들의 무게도 최소화하여 수 그램 내외로 줄여야 하는 난제도 존재한다. 이 부분은 무어의 법칙이 멈추지 않고 이어질 경우 해소될 것으로 예상되고 있다.
광년 단위의 먼 거리로 인해 지구에서 명령을 내리기 어렵다는 문제도 있다. 이를 해결하기 위해서는 탐사선 자체에 인공지능을 탑재해야 한다.
4. 여담
- 발사된 후 단 4일만에 보이저 탐사선이 진행한 거리를 앞지를 것으로 예상된다.
- 코스모스: 가능한 세계들에서도 언급되었다.
[1] 플루토늄-238의 부족으로 인해 차세대 동력원으로 주목받고 있는 동위원소이다.[2] 만일 레이저의 방향을 돌려 지구에 발사하면 궤도폭격이 된다. 도시에 발사할 경우 도시 전체를 불태울 수 있는 위력이라고 한다.#