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GN⁺: 프로시마 센타우리 군집: 성간 거리에서 피코우주선 군집

 (astrobiology.com)
1P by neo 4달전 | favorite | 댓글 1개

Proxima Centauri로의 군집 비행: 초소형 우주선의 일관된 군집 비행

개요

  • 기사 제목: Swarming Proxima Centauri: Coherent Picospacecraft Swarms Over Interstellar Distances
  • 저자: Keith Cowing
  • 출처: NASA NIAC
  • 날짜: 2024년 5월 18일
  • 주제: 'Oumuamua, Interstellar, laser propulsion, NASA, NIAC, Picospacecraft, Proxima Centauri, Proxima Centauri b, smallsats, Thomas Eubanks

주요 내용

초소형 우주선의 가능성

  • 초소형 우주선: 그램 단위의 초소형 우주선이 레이저 빛에 의해 추진되어 다른 별에 도달할 수 있는 유일한 기술로 예상됨.
  • 레이저 추진: 중반 세기까지 약 100-GW의 강력한 레이저 빔이 몇 그램의 우주선을 상대론적 속도로 가속할 수 있을 것으로 가정함.
  • 레이저 돛: 발사를 견딜 수 있는 견고한 레이저 돛과 지구에서 광 신호를 포착할 수 있는 대형 광 수신기(~1 평방 킬로미터)가 필요함.

대표적인 임무

  • 임무 목표: 세기 중반에 수천 개의 초소형 우주선 군집을 이용해 Proxima b를 비행하는 임무를 제안함.
  • 제약 조건: 발사 질량(그램), 온보드 전력(밀리와트), 통신 구경(센티미터에서 미터) 등의 극단적인 제약이 있음.
  • 군집의 필요성: 많은 우주선이 협력하여 강력한 광 신호를 생성해야 함.

자율성 및 네트워크

  • 자율성: 8년의 왕복 시간 지연으로 인해 지구에서의 실질적인 제어가 불가능하므로 군집은 높은 자율성을 가져야 함.
  • 네트워크: 저전력 광 링크를 통해 메쉬 네트워크를 구축하고, 정확한 위치-내비게이션-타이밍(PNT)을 지원하기 위해 지구 및 서로 간의 시계를 동기화해야 함.

발사 및 비행

  • 발사 방식: 약 0.2c의 속도로 하나씩 발사된 긴 우주선 줄로 시작함.
  • 시간 동기화: 발사 후 드라이브 레이저를 신호 및 시계 동기화에 사용하여 지속적인 시간 신호를 제공함.
  • 속도 조절: 초기 가속이 조절되어 줄의 끝이 머리와 만나도록 함.
  • 군집 형성: 수백에서 수천 AU 길이의 초기 줄이 시간이 지남에 따라 렌즈 모양의 메쉬 네트워크로 동적으로 결합됨.

통신 및 데이터 전송

  • 위치 동기화: 군집의 구성원이 서로 상대적인 위치를 알고 있으며, 최신 마이크로미니어처 시계를 사용하여 동기화를 유지함.
  • 데이터 전송: 모든 우주선이 동일한 데이터를 전송하지만 상대적인 위치에 따라 발신 시간을 조정하여 지구의 수신 배열에 동시에 도착하도록 함.
  • 전력 증폭: 군집의 각 우주선이 단일 짧지만 매우 밝은 레이저 펄스를 생성하여 데이터 전송 능력을 극대화함.

군집의 장점

  • 위험 완화: 군집은 경로에서 상당한 손실을 견딜 수 있어 "모든 달걀을 한 바구니에 담는" 위험을 완화함.
  • 다중 관찰: Proxima b를 여러 관점에서 가까이서 관찰할 수 있음.

실험 및 미래 임무

  • 현재 실험: 군집 기술을 시뮬레이션 환경에서 탐구하고 테스트할 수 있음.
  • 미래 임무: 지구 또는 달 궤도에서 시작하여 외부 태양계로 확장될 수 있는 여러 임무를 예상함.
  • 예시 임무: 빠르게 후퇴하는 성간 물체 1I/’Oumuamua 또는 태양 중력 렌즈를 탐사할 수 있음.

GN⁺의 의견

  • 기술적 도전: 초소형 우주선 군집의 자율성과 네트워크 동기화는 매우 높은 기술적 도전임.
  • 미래의 가능성: 이 기술이 성공하면 우주 탐사의 새로운 장을 열 수 있으며, 기존 기술을 보완할 수 있음.
  • 위험 요소: 군집의 상당한 손실을 견딜 수 있지만, 여전히 많은 기술적 위험이 존재함.
  • 비용 문제: 이러한 임무를 실행하는 데 드는 비용과 자원이 상당할 것으로 예상됨.
  • 유사 프로젝트: Breakthrough Starshot 프로젝트와 같은 유사한 목표를 가진 다른 프로젝트들도 있음.
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neo 4달전  [-]
Hacker News 의견

해커뉴스 댓글 모음 요약

  • 우주 탐사와 꿈

    • 달 착륙 후 11년 후에 태어났으며, 120세까지 살면 Proxima 탐사 데이터를 볼 수 있을지도 모른다는 생각. 현실적으로 가능성은 낮지만, 인류가 한 세대 안에 달에서 가장 가까운 별까지 갈 수 있다는 생각이 영감을 줌. 중요한 것은 지구에 있는 가치와 사람들임. 꿈은 꼭 실현 가능해야 할 필요는 없으며, 꿈꾸는 것 자체가 중요함.

  • 우주 탐사 기술의 도전

    • 우주 탐사 기술이 매우 어려워 보임. 독립적인 탐사선들이 지구와 동기화되어 신호를 정확히 전달하는 것은 불가능해 보임. 구체적인 수치가 필요함.

  • 태양 중력 렌즈

    • 태양 중력 렌즈를 이용해 외계 행성을 이미지화하는 것을 평생 동안 보고 싶어함. 큰 천문학 프로젝트들이 더디게 진행되는 것이 답답함.

  • 탐사선의 효율성

    • 이 응용을 위한 탐사선 무리가 비효율적으로 보임. 단일 탐사선에 중복된 질량을 사용하는 것이 더 나을 것 같음. 제안된 방식이 불가능해 보임. 렌즈가 목표를 향하는지 지구를 향하는지에 따라 다른 문제들이 발생함.

  • 장기적인 과학 프로젝트

    • 피치 드롭 실험처럼, 장기적인 과학 프로젝트는 평생 동안 결과를 기대하지 않음. Voyager 프로젝트가 다시 진행된다면 더 빠르게 결과를 얻을 수 있을 것임. 그러나 Proxima Centauri의 최신 이미지를 얻는 것은 현재로서는 불가능함.

  • 가벼운 물체의 가속

    • 가벼운 물체를 빛의 속도로 가속하는 것이 유일한 방법일 수 있음. 고도로 지능적이고 기술적으로 발전된 존재들이 자신의 몸을 가볍게 만들어 은하를 탐험할 수 있을지도 모름. 흥미로운 공상과학 소설의 소재가 될 수 있음.

  • 탐사선의 동기화와 감속

    • 탐사선의 동기화와 감속이 큰 도전 과제임. 별빛을 이용해 속도를 줄이는 방법에 대한 의문이 있음.

  • 레이저의 범위

    • 레이저의 범위와 좁은 빔을 유지하는 방법에 대한 질문. 작은 탐사선을 멀리서 레이저로 타격하여 전력 공급과 추진력을 제공하는 것이 가능할지도 모름. 실리콘 칩이 레이저 에너지를 흡수하고 저장하여 위치를 조정하거나 통신하는 것이 가능할지도 모름.

  • 거대한 망원경

    • 많은 탐사선이 광학적으로 동기화될 수 있다면, 태양계 내에서도 거대한 망원경을 만들 수 있을 것임. 100,000 km 크기의 망원경이 Proxima Centauri에서 작은 특징을 해상할 수 있을 것임.

  • 레이저 추진 기술

    • 레이저 빛에 의해 밀려나는 작은 탐사선이 이 세기 안에 다른 별에 도달할 수 있는 유일한 기술일 수 있음. 빔 추진에 대한 대안적인 관점을 제시하는 자료를 참고할 것을 권장함.
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