NASA에서 만든 솔라 세일은 광자 반사판 돛과 레이저가 분리되어있어.
그래서 분리된 레이저에서 빛을 발사해,
빛이 돛에 닿아 생기는 광자 압력으로 추진을 얻는 방식이지.
왜 이렇게 분리 해놨을까?
1겹인 돛 같은 경우, 무게가 매우 낮은데,
레이저를 들정도로 추진력을 만들어내지 못했기 때문이야.
지구보다 더 크게 광자 반사판을 만들어도 1000kg조차 들지 못하고 있는 실정이지.
그래서 돛과 레이저를 분리했던거야.
이러면 어떤 구조적 한계가 생기냐면 초광속이 불가능해진다는거지.
왜냐면 레이저에서 만들어낸 빛의 속도는 1C닌깐, 돛이 1C의 속도를 넘는경우,
더이상 빛이 닿지 못해서, 가속 추진을 할 수 없기 때문이야.
그래서 레이저와 광자 반사판이 결합되어야만 초광속이 가능한 추진체를 만들수있는거지.
이 근본적 문제를 해결하고, 10만KG의 무게도 띄울수있도록 광자 추진체를 만들수없는걸까?
당연히 가능하지.
일단 초광속을 실현하려면 레이저와 돛을 결합한 상태로 만들어야돼.
우주에서 레이저에서 광자 반사판에 빛을 쏘아 추진하기 시작하면 점점 가속 운동을 통해,
빛의 속도를 넘을수있고, 이론적으로 속도에는 제한이 없어,
하지만 여기서 가장 큰 문제는 레이저의 출력을 높여도 더이상 추진력이 높아지는게 아니라,
대부분 에너지가 다른 곳으로 반사되어 이동하거나 열로 전환된다는거야.
출력을 낮추는게 효율이 좋았던거지, 레이저의 고출력을 온전하게 속도로 전환하려면 새로운 형태의 광자 반사판이 필요한데,
그건 광자 반사판을 1겹이 아니라 수억만겹을 겹친것과 같이 순환하는 다중구조의 반사 구조물이 필요한거지.
이 그림을 보면 A부분에서 레이저가 위로 올라가면서 지그재그로 설치된 반사판으로 올라가고 있어,
최고 위치 B에 올라갔다가, 다시 직선으로 밑으로 떨어지는거지.
C로 내려가서 다시 지그재그로 위로 올라가면서 반사율 99.9999%의 반사막으로 반사된 에너지가
전부 사라질때까지 계속 빛이 반사되어 추진력을 얻는거야.
광자 반사판 좌에 1만개, 우에 1만개를 거쳐서
맨 위에서 도달하면 렌즈의 각도를 돌려 최저층까지 빛을 되돌리고,
최저층에서 그 빛을 받아 다시 99.9999% 반사하는 광자 반사판이 지그지그로 빛을 올리는 방식으로 만드는거야.
빛의 속도로 빛이 수천만번 광자 압력을 생성하는데, 만약에 1겹이였다면 1번만 광자 반사판을 치고 에너지가 그대로 흘러가는거지.
하지만 이 광자 반사판에서는 빛이 수천만번에서 수억번까지 반복될수있어.
그만큼 추진 효율이 좋아지는거지.
반사되는 거울의 좌 우의 비율을 맞춰, 반사된 빛에 의해 만들어낸 광자 압력에 의한 반사판이 운동에너지의 총합이
균형이 맞아. 그 운동 에너지의 합이 직선이라면 물질의 운동 방향을 직선으로 만들수있는거야.
레이저를 쏘면 빛의 속도로 광자 반사판 수천만개를 빛의 속도로 치고 가면서
광자 압력을 만들기 때문에 1겹인 솔라 세일에 비해 추진력 전환 비율이 매우 높아지는거고, 출력을 매우 높일수있는거지.
광자 반사판마다 가장 이상적인 레이저 출력이 있는데, 분광기를 이용해서,
빛을 여러개로 쪼개서 광자 반사판에서 가장 이상적인 에너지 출력으로 추진력을 발생시키도록 하는건데,
반사판이 3000도 이상에서도 버틸수있도록 설계하고 그 열을 열전소자를 이용해서 흡수해서 전기를 생산하고
냉각부분에 복사 냉각 방식으로 적외선을 방출하는데,
이 적외선으로 열전소자 힛팅 부분을 가열해서 전력을 생산하거나, 추진력으로 전환하도록 만드는거야.
열을 복사 냉각 방식으로 적외선으로 방출 순환시키면서 전기를 생산하는거지.
그러면 에너지를 손실을 최소화할수있어.
다중구조 광자 반사판 로켓 추진체가 개발되면 화석연료 로켓도 사라질텐데,
에너지 90%이상을 추진력으로 전환할수있기 때문이야.
그리고 출력도 화석연료보다 높일수있지.
멀지 않은 미래에는 방열판을 3D 다공성 구조로 만들어서 면적을 기하급수적으로 높이는데
이때 방출되는 적외선이 다시 재흡수되지 않도록 코팅해서 그 빛이 방열판에서 빠져나오는데,
이 빛을 모아, 다중 구조 반사판에서 추진력으로 전환하는거지.
단위 면적당 열 방출량과 추진력 전환율을 기하급수적으로 높이는거야.
다공성 구조로 방출하는 열을 높이는데, 이 적외선을 그대로 추진력으로 전환하도록 하는 방식이지.
최소 1000년 앞선 우주인이 만든 꿈의 로켓 추진체라고 할수있어
