[스페이스]우주선, 빛의 속도로 날 수 있을까?

[스페이스]우주선, 빛의 속도로 날 수 있을까?

아시아경제 2018.01.17. 16:00

NASA홈페이지에 게재된 X-34A 극초음속 항공기의 개념도

[아시아경제 김종화 기자] 우주선은 빛의 속도로 날 수 있을까요? 지금까지 알려진 물체의 속도 중 가장 빠른 것이 빛의 속도입니다.

빛의 속도는 1초에 지구 둘레를 일곱 바퀴 반을 돕니다. 지구의 둘레가 4만㎞ 정도니까 일곱 바퀴 반이면 빛은 1초에 30만㎞ 정도를 이동하는 셈입니다. 1시간이면 10억㎞, 1년이면 9조4600억㎞(1광년)의 거리를 주파하는 것입니다. 상상하기도 힘든 엄청난 속도입니다.

정확히는 2억9979만2458m/s 입니다. 국제도량형총회는 지난 1973년 광속의 값을 이렇게 정의했습니다. 1983년 총회에서는 길이의 표준으로 '1미터는 빛이 진공 속에서 1/2억9979만2458초 동안 진행하는 거리'라고 정의했습니다.

쉽게 말하면 반올림해서 '1m는 빛이 1초에 3억m(30만㎞)를 이동한 거리'라는 의미입니다. 길이의 단위인 '1m'는 원래 적도에서 북극까지의 거리의 1000만분의 1로 정한 것입니다. 그런데 지구 자전으로 적도에서 북극까지의 거리가 미세하게 바뀝니다. 그래서 기준이 바뀔 수가 있으니 변하지 않는 빛의 속도(광속)를 기준으로 정한 것입니다.

그렇다면 끝없는 우주를 수십 년 이상 비행하는 우주선은 빛의 속도로 날 수 있을까요?

아직까지는 불가능합니다. 현재 과학기술로 낼 수 있는 최고속도는 극초음속 정도입니다. '극초음속(Hypersonic)'은 통상 마하(Mach) 5 이상의 속도일 때를 말합니다.

소리의 속도(음속)는 초속 340m, 시속 1224㎞ 정도인데 어떤 물체가 이 속도보다 빠르게 움직이면 '초음속(Supersonic)'이라고 합니다. 초음속은 음속과 똑같은 '마하 1' 이상인 속도인데 이 속도를 5배 이상 낼 수 있는 상태를 '극초음속'이라고 정의합니다.

극초음속 비행은 우주선의 대기권 재진입과 군사적인 용도로 사용되는 대륙간탄도미사일(ICBM)에서 확인할 수 있습니다.

아폴로 우주선이 대기권에 진입할 당시의 속도는 마하 35(시속 4만1000㎞)였고, 한국과 중국 간 외교적 이슈를 낳았던 고고도미사일방어체계(THAAD·사드)의 경우도 마하 8의 속도로 대상 미사일을 요격하는 것으로 알려져 있습니다.

서울에서 뉴욕까지의 거리가 약 1만1000㎞이니 비행기로 가면 14시간 정도 걸리는데 극초음속 속도인 마하 7로 비행하면 2시간 정도면 도달할 수 있습니다.

다만, 우주선이나 군사적 용도로 사용하는 로켓은 일반 여객기의 제트 엔진에 비해 연료 효율이 아주 낮습니다. 이 때문에 수백㎞ 이상을 극초음속으로 비행하는 것은 수지가 맞지 않아 상용화까지는 시간이 걸릴 것으로 보입니다.

한국항공우주연구원 관계자는 "현재까지 알려진 우주선의 최고 이동속도는 초속 17㎞일 것"이라면서 "1977년 지구를 떠나 현재 태양계를 벗어나 활동 중인 보이저 1호가 우주 공간에서 다른 행성들의 중력도움(swingby)을 받아 도달한 최고 속도가 초속 17㎞인 것으로 알고 있다"고 말했습니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr