우주의 무한한 자원 – 소행성 채굴 (KISTI)

요즘은 편하게 유튜브 동영상을 보고 있지요. 인류 역사상 가 장 뛰어난 컴퓨터로 말이죠 이런 놀라운 발전을 이룩하고 엄청난 전자기기를 만들기 위해서는 몇개의 희귀한 금속이 필요했습니다 예컨데 터븀, 네오디뮴, 탄탈럼 등이 있죠

이러한 희토류를 땅에서 파내 가공하는 과정은... 불편합니다. 채광 산업은 공기와 수질 오염, 그리고 지형의 파괴를 불러 일으킵니다. 시안화물, 황산, 염소와 같은 위험한 화학물들이 자원을 빼내는데 사용되는데, 이 과정에서 생태계와 노동자들, 그리고 생명체에게 해를 끼칩니다. 또, 희토류는 수출을 제한하여 여러 나라에서 정치적으로도 사용할 수 있습니다

이 유해한 체광산업을 무해한 청정 친환경으로 바꿀 수 있을까요? 사실은, 가능합니다. 우리가 해야할 일은 하늘을 바라보는 것 뿐입니다..  소행성은 수백만~수조 톤의 돌, 금속, 얼음 덩어리입니다 45억년 전에 행성이 형성된 후의 잔재들입니다 미터 단위로 작을 수도 있고, 나라만큼 큰 것들도 있습니다 대부분은 소행성대와 카이퍼 벨트에 분포하며, 수십만개에 달하는 나머지는 행성 사이에 흩어져 그들만의 일을 하고 있습니다

 

우주 여행이 더 저렴해지면서, 과학자들과 경제학자들은 이러한 운석 속 희토류에 관심을 가지고 있습니다 비록 작은 금속 운석이라고 하더라도 수조원의 가치일 수 있습니다. 그리고 16 프시케처럼 큰 소행성은 수백만년간 세계가 쓸 금속이 매장되어 있을 수도 있습니다.. 현재 시장 가격으로는, 원료만 하더라도 1000조 달러가 넘습니다. 뭐... 이론적으로는요

예를 들어, 바다의 물에는 750조 달러가 넘는 2000만 톤의 금이 있습니다. 그러나 금을 추출하는 것은 너무 비싸서 팔아도 적자가 되죠 이것이 운석 채굴이 맞닥드린 문제입니다. 배보다 배꼽이 더 크다는 것이죠. 우주에서 수십억 달러 가치의 자원을 얻는 데 수조 달러가 든다면 의미가 없죠.

무엇이 이렇게 비싸게 만드는 걸까요? 운석 체굴의 원리는 간단합니다 기본적인 원리는 소행성을 고르고, 가공하기 쉬운 곳으로 옮긴 다음 거기서 희토류만 채굴해내면 됩니다 불행하게도, 이 모든 과정이 인류가 해결해내지 못한 근본적인 문제에 부딪힙니다. 주로 가는 것이 너무나도 비싸다는 거죠. 단지 지구 궤도에 도달하기 위해 kg마다 수천 달러의 연료비가 듭니다. 더 깊은 우주로 가는 것은 수천 달러가 더 듭니다. 운석 채굴이 돈이 되려면 우주여행이 먼저 저렴해져야 합니다 가능한 해결책은 고전적인 로켓에서 전기 로켓으로 바꾸는 것입니다.

 

이미 여러 과학탐사 미션에서 전기로켓은 써진 곳이 있습니다 단순히 그것보다 더 크게 만드면 되는겁니다 우주로 가기엔 추진력이 약하지만, 이미 우주공간에 진입한 후엔 적은 연료로도 먼곳으로 가속할 수 있습니다. 그 말은, 우리가 연료를 우주로 쏘아 올리기 위해 연료에 돈을 쓰지 않아도 된다는 것입니다. 이게 비용문제를 완전히 없애진 않지만 첫 임무을 시작하기엔 충분할 것입니다.

이제 전기추진 채굴선이 마련되었으니 적당한 소행성을 찾아 방문해야합니다. 인류는 이미 운석 방문을 했고, 샘플도 채취해 왔습니다 그래도 더 쉽고 싸게 만드려면 아마도 지구와 가까운 소행성, 즉 지구 궤도와 가까운 소행성을 고를 것입니다

몇 달 동안의 긴 여정 후, 우주선은 마침내 소행성에 도착합니다. 이상하게 생긴 운석은 여러 크고 작은 구덩이들이 있습니다 수십억년 동안 아무런 변화도 없었죠 우선, 소행성을 확보하여 회전을 멈춰야합니다 레이저로 일부을 증발시키거나 추진기로 회전을 없애는 등 여러 가지 방법이 있습니다. 일단 소행성의 회전이 멈추면, 기다리면 됩니다

 

궤도 역학은 복잡하지만, 일정 순간에 힘을 주면 아주 작은 힘으로 아주 큰 것들을 움직일 수 있습니다. 그래서 정확한 순간을 기다려야 합니다 그 순간이 오면, 인공위성의 추진기로 달 근처 궤도까지 움직입니다. 달의 중력을 이용해 운석을
안정적인 궤도에 올려 놓을 겁니다 이 여행은 몇 달이 걸리지만, 우주선이 발사된 이후의 시간이 낭비되었다고 할 수는 없습니다.

 

최초의 우주 채굴 및 가공 장비가 궤도에 설치되었고 현재 소행성을 향해 조심스럽게 움직이고 있습니다. 채굴방법은 지구와 매우 다르게 작동합니다. 거대한 거울로 초점을 마춰 소행성 속 기체를 배출시킨 후 분쇄기로 암석과 자갈을 광물로부터 분리시킵니다

우리가 소행성의 0.01%만 귀한 금속으로 추출한다고 해도, 똑같은 양의 지구의 광석에서 추출가능한 광물보다도 몇배나 많이 추출됩니다 그럼, 이제 어떻게 지상으로 보낼까요? 몇 가지 방법이 있습니다.우주에서 지구로 귀환하는 재사용 가능한 로켓에 탑재하거나, 3D 프린터를 이용해 더 빠르고 저렴한 방법을 이용할 수 있죠. 바로 귀금속에 열 차폐 캡슐을 인쇄한 뒤 그걸 그냥 바다에 떨어뜨리는 방법입니다. 그 뒤엔 이것을 배가 끌고 가기만 하면 되죠.

이것은 태양계를 식민지화하기 위한 인류의 첫번째 출발점이 될 수 있습니다. 인프라와 경험이 증가함에 따라, 우리의 임무는 점점 더 정교해지고 있습니다. 소행성에서 생산된 부품과 연료는 지구에서 발사될 필요가 전혀 없습니다. 첫번째 채굴 작업이 두번째 채굴 작업을 더 쉽게 만들어 주고, 계속 쉬워집니다. 우주 산업이 성장하고 귀중한 물질들이 점점 더 싸지며 결국에는 지구에서는 채굴할 필요가 없어질겁니다. 심지어 지구에서의 채굴이란 생각조차 이상하고 시대착오적이라는 인식으로 바뀔 수 있습니다. 거실에서 불을 피우는 것처럼요. 오염으로 황폐해진 풍경은 치유될 것입니다. 반면에 기술적인 경이로움은 모든것을 더 싸고 덜 해롭게 만들 수 있게될 겁니다.

 

이 중 그 어느것도 SF 소설이 아닙니다. 우리는 소행성 채굴을 위해 굉장한 물질이나 새로운 물리학이 필요하지 않습니다. 우리는 오늘이라도 이러한 미래를 건설할 수 있습니다. 우리에게 필요한 것은 바로 최초의 바로 최초의 시도입니다.

꼭 소행성 채굴처럼 야심찬 것이 아닐지라도 새롭고 재밌는 것을 시도하고 싶을 수 있죠 그렇다면, 좋은 것이 있습니다
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