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최근 수정 시각 : 2022-11-11 15:56:34

우주 거주구

1. 개요2. 특징3. 종류
3.1. 버널 구체3.2. 스탠포드 원환3.3. 오닐 원통3.4. 콜 버블3.5. 비숍 고리3.6. 맥킨드리 원통3.7. 칼파나 원
4. 기타5. 각종 매체에 등장하는 우주 거주구
5.1. 모형화
6. 관련 문서

1. 개요

Space Habitat. 인공의 우주 거주지.

라그랑주점에 자전하는 구조물을 설치하여, 인공중력을 발생시켜 지구와 유사한 거주 환경을 구현한 식민지로 사용한다는 우주 개척 개념이다. 인공적인 바이오스피어. 일반적으로는 스페이스 콜로니(Space Colony)라고 불린다.

우주 거주구, Space Habitat는 국내 사전에는 아직 등재되지 않은 단어로, 국어 사전은 우주 식민지만 등재되어 있으며, 영어 사전은 space colony만이 우주 식민지, 우주섬(島)이란 뜻으로 등재되어 있다.

2. 특징

회전으로 원심력을 발생시켜 유사중력을 만들어 내는 것이므로 회전 속도에 따라 중력을 조절할 수도 있고[1] 회전이 정지하면 무중력 상태가 된다. 이를 응용하여 중력이 반드시 존재하여야 하는 거주 구역이나 식량 생산 구역 등에는 인공중력을 적용시키고, 더불어 중력이 없는 쪽이 효율적인 활용이 가능한 공업 생산 구역이나 우주선이 출입하기 위한 항구 구역 등은 인공중력이 적용되지 않는 무중력 상태로 놔두는 식으로 인공중력이 적용되는 장소와 적용되지 않는 장소를 임의로 나눌 수도 있다. 이런 경우 고정된 천체 상의 궤도에 위치하는 경우가 많은 점을 이용해 궤도상의 콜로니를 거주구, 천체 표면의 저중력 지대는 생산구로 이용하는 등의 응용도 있다.

천체 간의 인력이 안정된 지점인 라그랑주점에 존재하므로 위치고정을 위한 비용이 들지 않으며, 우주공간에서 새롭게 영토를 개척하는 것이므로 인구과잉 문제의 해결방안으로 꼽히기도 한다. 이게 추진력을 가지고 목표를 향해 날아간다면 세대 우주선이라 할 수 있다.

상정되는 건조 목적은 일반적으로 거주 목적의 식민지인 경우가 대부분이나, 그러한 우주 거주구의 본연의 목적보다는 오늘날의 우주 정거장과 비슷한 용도로의 활용(우주탐사 및 우주개발과 우주공간에서의 교통물류의 거점으로서의 활용, 군대를 주둔시키기 위한 군사 기지로서의 활용 등)을 상정하는 경우도 있고, 우주무중력 환경을 살린 공업 생산 시설(각종 공업제품의 생산을 위한 공장이나 우주선 건조를 위한 조선소 등)로서의 활용을 상정하는 경우도 있으며, 우주에서의 식량 생산을 위한 농업·축산업·어업 생산 시설로서의 활용을 상정하는 경우도 있다. 사실 우주 정거장 문서에서도 설명되고 있듯이, 우주 거주구 자체가 넓은 의미에서는 우주 정거장의 일종이기도 하다.

3. 종류

종류 모양 크기 부피 면적 예상 인구 회전속도
버널 구체(초기형,1929) 공 모양 직경 16km 2,3만명
스탠포드 토러스 고리 모양 직경 1.6km 1만명 1rpm
아일랜드 1 공 모양 직경 500m 1만명 1.9rpm
아일랜드 2 공 모양 직경 1.8km 14만명
아일랜드 3(오닐 원통) 원통 모양 직경 8~32km, 너비 250~500m, 길이 32~64km, 면적 201~804 제곱킬로미터 2만 5000명~1,000만명 0.55rpm[2]

3.1. 버널 구체

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Bernal Sphere. 1929년에 존 데즈먼드 버널 박사가 고안한 디자인으로 island one이라고도 불린다. 같은 구체형으로 회전하는 형태. 중심부에 있는 광원으로부터 을 공급받는다. 원환형이나 실린더형과는 달리, 내부의 중력이 일정하지 않다. 구조상 구 내부의 적도에서는 중력이 커지고, 극지역으로 갈수록 중력이 낮아지기 때문에 공간활용율이 떨어질 수 있다.

3.2. 스탠포드 원환

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Stanford Torus. 1975년에 스탠포드 대학에서 설계된 디자인으로 버널 구체의 대체 버전이다. 바퀴 같은 형식으로 회전하는 형태. 빛과 에너지는 중앙부에서 중심선을 가로질러 전달한다. 회전하는데 필요한 최소한의 골격만 남겨 원심력을 극대화한 형태로, 비교적 소규모·저출력으로 구동이 가능하다.
규모가 크고 중간에 태양 역할을 하는 광원이 있으면 링월드의 형태와 같다.

3.3. 오닐 원통

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O'Neill Cylinder. 1976년에 제라드 오닐 박사에 의해 제안된 디자인으로 island three라고도 불린다. 거대한 원통형으로 원통의 중심축을 기준으로 회전한다. 외부 유리창 및 내부 반사경을 통해 직간접적으로 태양광을 받는 방식과, 중심축 주변에 인공 태양을 설치하여 내부에서만 빛을 공급하는 밀폐식이 있다.

3.4. 콜 버블

파일:external/www.projectrho.com/asteroidBubble2.jpg

외부

Cole Bubble, 또는 Bubbleworld. 댄드리지 콜 박사와 도날드 콕스 박사가 제시한 디자인으로 래리 니븐의 소설을 통해 유명해졌다. 크기는 기초가 되는 소행성의 크기에 달려 있지만 지름 1마일, 길이 2마일 정도의 소행성이 적합하다고 한다.

건설 방법은 다음과 같다. 니켈과 철로 구성된 원통 형상의 소행성 내부에 물을 넣는다. 그 다음 소행성이 긴 축을 중심으로 회전하게 하고 나서 태양열로 소행성을 가열한다. 소행성이 녹기 시작할 정도가 되면 물이 수증기가 되어 팽창하면서 소행성을 부풀린다. 이후에 부푼 소행성 내부를 테라포밍 하면 된다. 일러스트에 있듯이, 원통 중간에 약간 부푼 부분을 만들어 반지 모양의 호수를 만들 수도 있다고. 빛은 태양을 바라보는 쪽에 반사경을 달아 중심축을 오가며 산란되게 하는 방식이나 중심축을 가로질러 특정 파장의 빛을 투과시키는 핵융합 원통을 설치하는 방식으로 공급한다.

다만 이 모델의 경우 버널 구체 수준으로 각 부분의 중력차이가 심해지게 되고 1G 수준의 쾌적한 거주구를 넓게 확보하게 되기 힘들어지는 문제가 생긴다. 소수 인원이 중력이 적절한 곳에 거주하며 중력이 인간에게 불친절할 넓은 부분은 생산거점이나 물류거점으로 기능하는 방식으로는 사용이 가능하겠지만 다른 스페이스 콜로니들처럼 콜로니 하나에 대도시를 통째로 집어넣는 방식의 운영은 힘들 것으로 보인다.

3.5. 비숍 고리

파일:external/www.orionsarm.com/bishopring.jpg

파일:external/www.orionsarm.com/bishop.jpg

Bishop ring. 고리 모양의 우주 거주구로 포레스트 비숍 박사가 고안해낸 디자인이다. 탄소나노튜브를 사용해 만든다고 한다. 스탠포드 토러스의 크고 아름다운 친척이며 중앙에 항성이 없는 미니 링월드라고 생각하면 된다. 규모가 크기 때문에 공기는 원심력으로 다 잡아 주는 개방형 구조이다. 지름은 원 디자인은 1000킬로미터, 최대 수천 킬로미터다.

3.6. 맥킨드리 원통

파일:external/www.orionsarm.com/mckendree.jpg
외부
파일:external/www.orionsarm.com/cylinder.jpg
내부

Mckendree Cylinder. 2000년에 톰 맥킨드리 박사가 디자인한 스페이스 콜로니며, 재질은 비숍 고리와 동일한 탄소나노튜브다. 원 디자인에서 지름은 920킬로미터이며 길이는 4600킬로미터로, 오닐 원통의 언니라고 볼 수 있다. 오닐 원통과 다른 점은, 크기 덕에 내부에 약간 더 작은 원통을 넣어도 문제가 없다는 것이다. 그 덕에 몇 개만 있어도 행성급의 인구를 수용할 수 있다.

3.7. 칼파나 원

파일:external/settlement.arc.nasa.gov/Kalpana-exterior-7-1920.jpg
외부

파일:external/settlement.arc.nasa.gov/Kalpana-10-Bb2-2500.jpg
내부

Kalpana One. Circle이 아니라는 점에 주의. 2005년 우주 거주구 디자인 대회에서 우승한 디자인으로, 컬럼비아 호 참사로 인해 사망한 우주인 칼파나 차울라의 이름을 딴 스페이스 콜로니. 지름은 250미터, 길이는 325미터로, 다른 디자인들보다 작다.

4. 기타

미국 애리조나에서 행해진 바이오스피어 2 실험은 이 스페이스 콜로니와 같이 어떤 인공적 개입 없이 지속적으로 순환가능한 폐쇄 생태계를 구현하려는 실험이었다.

제미니우주선소유즈 우주선이 원심력으로 인공중력을 발생시키는 것을 실험한 적이 있다.

NASA가 구상하고 있는 유인우주탐사선인 노틸러스-X의 목적 중 하나는 원심력을 이용한 인공중력 발생장치의 실현과 검증에 있다. 실제로 노틸러스-X는 원심력을 이용한 인공중력을 구현하기 위해 회전구획을 가지는 설계를 채용하고 있다.

미국의 민간 우주기업 블루 오리진은 스페이스 콜로니를 건설하는 것을 궁극적인 목표로 삼고 있다. 창업자이자 CEO인 제프 베이조스의 연설에서 오닐 실린더가 등장하기도 했다.

5. 각종 매체에 등장하는 우주 거주구

5.1. 모형화

6. 관련 문서



[1] 현실적으로 가능한 직경 수 km 수준의 소규모(?) 콜로니에서 최외곽부에 1G의 중력을 가하기 위한 회전 속도는 아무리 길게 잡아도 수 분에 한 바퀴 정도.[2] 1분 50초에 1회전[3] 기동전사 건담 UC 초반에 등장하는 수상관저 라플라스도 이 형태이다[4] 작중 안나오나 설정상으로는 존재한다