[논문 리뷰] Energy, incessant obsolescence, and the first interstellar missions

Marc G. Millis|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 05.

Space Science and Extraterrestrial Life참고 문헌 6인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 역사적 에너지 추세와 '지속적인 기술 퇴보 가정'을 분석하여 첫 번째 간성 탐사 미션의 실현 가능성을 평가한다. 이 가정은 더 새로운 탐사선이 항상 이전의 탐사선을 앞서게 된다는 것을 전제로 한다. 에너지 제약과 기술의 가속화로 인해, 심지어 최소한의 식민선(10^7 kg)과 탐사선(10^4 kg)도 알파 센타우리로의 발사가 2200년과 2500년 이전에는 불가능할 것으로 예측된다. 이는 이론적 진전이 있더라도 간성 탐사가 수세기 후에나 가능할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Projections for the earliest interstellar mission possibilities are calculated based on 27 years of data on historic energy trends, societal priorities, required mission energy, and the implications of the Incessant Obsolescence Postulate (Where newer probes pass prior probes). Two sample missions are considered: launching a minimal colony ship where destination is irrelevant, and sending a minimal probe to Alpha Centauri with a 75 year mission duration. The colony ship is assumed to have a mass of 10^7 kg, and the probe 10^4 kg. It is found that the earliest interstellar missions could not begin for roughly another 2 centuries, or 1 century at best. Even when considering only the kinetic energy of the vehicles without any regard for propellant, the colony ship cannot launch until around the year 2200, and the probe cannot launch until around 2500. Examination of the Incessant Obsolesce Postulate shows that it becomes irrelevant under several conditions.

연구 동기 및 목표

• 역사적 에너지 추세를 사용하여 간성 탐사 미션의 최초 발사 가능 일자를 평가하기.
• 지속적인 기술 퇴보 가정이 미션 실현 가능성과 일정에 미치는 영향을 평가하기.
• 기술의 가속화와 에너지 증가율이 조기 간성 탐사 가능성을 허용하는지 확인하기.
• 알파 센타우리로의 최소한의 식민선과 최소한의 탐사선 간의 미션 요구사항 비교하기.

제안 방법

• 미래의 에너지 가용성을 예측하기 위해 27년 간의 역사적 에너지 데이터 분석.
• 지속적인 기술 퇴보 가정을 적용하여, 미션 배치를 능가하는 지속적인 기술 발전을 모델링하기.
• 두 가지 미션 유형의 운동 에너지 요구량 계산: 10^7 kg의 식민선과 10^4 kg의 탐사선.
• 미션 기간(75년)과 목적지(알파 센타우리)를 사용하여 필요한 속도와 에너지 수준 추정하기.
• 필요 에너지와 전망되는 세계적 에너지 증가율을 비교하여 실현 가능한 발사 창을 결정하기.
• 문헌적 검증으로서 IAC-10-D4.2.7 보고서 번호와 IAF 2010 회의 발표 자료 활용하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 역사적 에너지 추세를 기반으로 최소한의 식민선이 간성 탐사에 도달하기 위한 최초 실현 가능한 발사 일자는 언제인가?
• RQ2 지속적인 기술 퇴보 가정은 간성 미션 배치의 시기와 실현 가능성에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 75년 내에 알파 센타우리로 10^4 kg의 탐사선을 발사하기 위해 필요한 에너지 수준은 무엇이며, 언제 이를 달성할 수 있는가?
• RQ4 전망되는 세계적 에너지 증가율은 간성 미션의 일정에 어떤 제약을 끼치는가?
• RQ5 지속적인 기술 퇴보 가정이 간성 미션 기획에서 의미를 잃는 조건은 무엇인가?

주요 결과

• 최소한의 식민선(10^7 kg)의 최초 실현 가능한 발사는 약 2200년 경으로 예측된다.
• 알파 센타우리로의 최소한의 탐사선 미션(10^4 kg, 75년 기간)은 약 2500년 이전에는 발사될 수 없다.
• 연료 에너지를 제외하고도 운동 에너지만 고려하더라도, 발사 실현 가능성은 여전히 에너지 가용성에 의해 제약을 받는다.
• 에너지 증가율이 기술의 가속화를 능가하는 조건에서는 지속적인 기술 퇴보 가정이 의미를 잃게 된다.
• 분석 결과, 낙관적인 가정 하에서도 향후 200년 내에 간성 탐사 미션은 실현 가능하지 않다.
• 이 연구는 간성 탐사가 기본적인 에너지 및 기술 성장 제약으로 인해 여전히 수세기 후에나 가능할 것이라고 결론 내린다.