| 우주 엘리베이터 - 공상과학일까 인류의 미래일까 |
1. 개요
Space elevator궤도 엘리베이터[1]는 우주로 화물을 운송하기 위해 지표면에서부터 우주로 뻗어 있는 거대한 엘리베이터 구조물을 말한다.
지구의 자전에서 오는 원심력으로 엘리베이터를 유지하는 것이 특징이며, 기존 로켓에 비해 매우 효과적인 에너지 효율을 자랑하기 때문에 막대한 자원이 필요한 구조물임에도 불구하고 주목을 받고 있다.
2. 특징
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| 궤도 엘리베이터의 예상 구조[2] |
우주로 뻗어나가는 엘리베이터라는 개념은 러시아 우주 계획의 선구자라 불리는 콘스탄틴 치올코프스키가 에펠탑을 보고 영감을 얻어 처음으로 생각해 냈었다. 이후 궤도 엘리베이터는 아서 C. 클라크의 소설 낙원의 샘과 히지리 유키의 만화 초인 로크 - 겨울 무지개에서 다뤄졌으며, 특히 낙원의 샘은 궤도 엘리베이터에 대한 어지간한 개념들을[3] 전부 풀어놓는 심도 있는 서술을 하였다.
궤도 엘리베이터는 보통 지구 적도 근방에 건설되는 것이 이상적이라 여겨지며, 제1우주속도를 달성하지 않고도 우주에 진출할 수 있다는 막강한 이점이 있다.[4] 근미래에 활발하고 거대한 수준의 우주 물류를 위한 수단으로써 주목을 받고 있으며, 엘리베이터 역할은 리니어 모터 캐터펄트가 맡고 건설 소재로는 풀러렌 형태의 탄소나노튜브가 유력한 것으로 여겨진다.[5] 제일 연구가 진척된 곳은 미국으로, 리니어를 이용한 운반체의 실험에 성공한 상태이다.
3. 구상
정지 궤도상에 위성을 먼저 쏘아올리고, 이 위성에서 최초의 케이블[6]을 지상으로 내린다. 이 최초의 케이블을 따라 다른 케이블들을 하나씩 추가하며, 이를 반복하다가 어느정도 안정이 되면 본격적으로 엘리베이터 장치와 기지 건설 등에 필요한 장비를 투입하는 방식이 제안되었다. 이것은 리프트포트 그룹에서 연구 중인 방식으로, 최초 케이블의 무게는 20t으로 예상하고 있다. #엘리베이터의 높이와 무게중심에 대한 논의는 이미 끝난 상태인데, 정지궤도인 35,785km 높이에 기지를 설치해서 원심력으로 붙잡아 놓는 것이다. 이론적으로는 중력과 자체적인 무게가 원심력과 균형을 이루면 지면과 엘리베이터가 연결되어 있지 않아도 되기 때문이다. 후에 더 무거워진다고 해도, 위로 더 뻗어 올린 뒤에 카운터 웨이트를 설치하면 안정성을 확보할 수 있다.
금속 케이블은 54km고 그래파이트 섬유는 1,050km다. 탄소나노튜브는 10,204km까지 자체 하중을 스스로 지탱할 수 있다. 현재까지 탄소 나노튜브는 64.3 기가 파스칼까지만 시험되었는데, 이론적으로는 300 기가 파스칼의 인장력을 얻을 수 있다. 다만, 단일 탄소 나노튜브 성능 자체는 요구사항을 만족한다 하더라도 이를 다시 로프 형태로 엮는 것은 별개의 문제이며, 이 부분에서 연구의 진척이 매우 더디게 진행되고 있다.
현재로서는 비용과 기술부족으로 지구상에서는 실현이 어렵지만 달에서는 지금 기술로도 충분히 건설가능하기 때문에 달이 개척되고 나면 자주 사용될것으로 예측된다.
3.1. 스카이훅 방식 구상
| 우주를 향한 1000km의 케이블 - 스카이훅 |
반드시 지표면에서부터 구조물을 쌓을 필요는 없고 궤도 엘리베이터 자체를 대기권에 띄우는 방안도 제시되었다. 이를 구체화한 것이 풀톤 회수 시스템을 모방한 스카이훅(Skyhook) 구상이다.#
스카이훅은 궤도 엘리베이터의 중간부분을 잘라놓은 형태로, 수직으로 선 길다란 막대가 궤도를 공전하는 것을 상상하면 된다. 이때 막대 전체의 공전속도는 막대의 무게중심에서의 공전속도를 따라간다. 그리고 조그마한 로켓 또는 궤도에 진입할 수는 없지만 탄도비행 형태로 대기권을 벗어날 수는 있는 항공기에 위성 등을 탑재한 뒤, Skyhook의 아랫쪽 끝에 도킹해서, 엘리베이터를 이용하여 위쪽 끝으로 올려보낸 뒤, 위성을 발사하면 된다. 혹은 Skyhook 자체가 통째로 회전을 해서 위아래를 바꿈으로서 페이로드를 최고도까지 올린다.
처음부터 끝까지 로켓을 이용해서 발사하는 것보다 비용도 훨씬 적고, 지표면에 고정할 필요가 없기 때문에 대기상태를 견딜 정도의 강도도 필요 없으며, 길이가 상대적으로 짧기 때문에 SF적인 신소재를 개발할 필요도 없이 지금 쓰이는 재료를 이용해서도 건설 가능하다. 궤도 엘리베이터보다는 덜 유명해서 그런지 창작물에서 찾아보기는 힘들다.[7]
Skyhook을 자전하게 만들 경우, 대기가 없는 위성에서 사용하면 더욱 엄청난 물건을 만들 수 있는데, Zero velocity rotating skyhook이 그것이다. # Skyhook의 자전속도를 공전속도와 일치시키면, Skyhook의 최저점에서는 자전속도와 공전속도가 서로 상쇄되어 일시적으로 지표면에 대한 상대속도가 0인 순간이 생긴다. 이때 그냥 위성을 스카이훅 최저점에 걸어두면 된다. 지표면과 상대속도가 0이기 때문에 로켓이고 뭐고 전혀 필요없다. 다만 기술적인 한계를 감안하면 이렇게 하기는 힘들고 고도 100km에서 마하10 정도의 속도로 날면서 페이로드를 걸어주는 쪽이 좀 더 현실적이라고 한다.
4. 장점
대표적인 장점은 로켓을 사용할 때와는 비교도 되지 않는 높은 에너지 효율이다. 보다 정확히 말하면 로켓을 사용함으로써 발생하는 막대한 에너지 낭비에서 자유로워진다. 로켓은 1kg의 화물을 옮기는 데 몇만 달러 가량이 들지만, 엘리베이터로 1kg의 화물을 올려보내는 데에는 100달러 이하가 들 것으로 추정되고 있다.보통 엘리베이터를 타나 로켓을 쏘나 지구에서 우주로 물건을 옮기는 데는 같은 에너지가 든다고 생각하기 쉽지만 추진기관까지 고려하면 이야기가 달라진다. 로켓 엔진이 내는 속력의 대부분은 로켓 본체가 아닌 분사되는 가스가 가져가는데, 그 이유는 운동량 보존 법칙 때문이다. 질량 비율이 k:1인 두 물체가 서로 붙어있다가 운동량을 보존하면서 떨어지려면 두 물체의 속도 비율은 1:k가 되어야 하고, 그 결과 가져가는 속력 비율은 1:k가 된다. 즉 가벼운 쪽이 무게의 역수의 비율로 더 많은 속력을 가져간다.[8][9], 따라서 탄두부분의 수배의 연료가 소비되어야 탄두부분이 속력을 얻어가니 어마어마한 에너지가 소비될 수밖에 없는 것. 더구나 그 로켓 본체 역시 발사체보다 엔진과 연료가 차지하는 비중이 높으므로 로켓 엔진이 만들어내는 에너지 중에서 발사체 자체의 운동에너지로 사용되는 비율은 매우 작다. 그리고 제일 심각한 문제는 탄두를 쏘아올리기 위해 연료를 실었으므로 그만큼 더 무거워져 연료를 쏘아올리기 위한 연료를 실어야 하고 또 추가로 실은 연료를 쏘아올리기 위한 연료를 실어야 할뿐 아니라 유인로켓의 경우 사람의 안전을 위해 가속도가 3G로 제한되는데 연료소모량은 대기권 체공시간에 비례하므로 더 많은 연료가 필요하다. 반면에 엘리베이터를 이용하게 되면 연료와 로켓의 질량비가 아니라 지구와 로켓의 질량비로 바뀌어 속력의 99%를 가져가게 되어 이러한 비효율을 피할 수 있다.
자세한 이야기로 가면 다소 달라지지만 결국 우주와 연결되는 막대가 생기는 것이나 마찬가지다. 그러므로 지구의 자원(물, 인간 등)이 쉽게 올라가게 될 수 있는 것은 물론 우주의 자원을 옮겨오는 것 또한 무척 쉬워질 것이다. 그 중 가장 효용가치가 높은 것은 에너지(전기)가 될 가능성이 높다. 우주 전력 발전소-대기권을 통한 무선 전송의 문제점은 손실율이 높으며 자연환경에 적대적(온난화 가속)이고 무기로 전용될 가능성이 있다는 것이었다. 무엇보다 우주에 대규모 발전소를 짓자고 로켓을 쏘아올리는 것은 비용이 너무 높았다. 그러나 궤도 엘리베이터를 통해 발전소를 건설/유지/보수하고 유선전송이 이루어질 수 있다면 엘리베이터는 그 자체로 지구상에서 가장 큰 에너지 플랜트가 된다. 튜브 트레인 타입 리니어 엘리베이터의 전력을 해결할 수 있는 것은 당연하며 설비만 충분히 마련한다면 전 지구상의 에너지 수요를 해결할 수 있는 완벽한 대체에너지가 된다. 지구 내 송전과 분배 등의 기술적/정치적 문제가 산적하지만 가장 필요하다고 느끼는 자원이니만큼 투자 유치목적으로는 가장 구미가 당기는 것일 수 있다. 이를테면 중동 산유국들이 에너지자원 지배력 유지를 위해 넘처나는 오일 머니를 들여 개발한다든지 말이다.
그 외의 자잘한 것으로는 로켓발사 시에 지구 대기권에 미치는 악영향도 주목받고 있다. 로켓 발사로 인해서 오존층이 파괴된다는 주장이 있으며, 연료가 분사되면서 발생한 블랙카본으로 성층권이 오염될 경우에는 오염도가 층층이 쪼개지면서[10] 온도가 지 맘대로 변하는 문제도 발생한다. 현재로서는 워낙에 기록이 적어서 불완전하지만 장기적으로 우주개발이 진행된다면 확실히 짚고 넘어가야 할 문제이다.
또한 우주에서 발생한 쓰레기를 가지고 내려와 우주쓰레기 발생을 줄일 수도 있을것이다. 기존에는 가지고 올라가는 것도 막대한 비용이 드는 데다 다시 지구로 가지고 내려오기도 힘들다. 지구로 귀환할때는 거의 다 버리거나 소모하거나 우주로 사출시킨 뒤 돌아올수 밖에 없다는 것을 생각해보자. 엘리베이터는 그냥 내려갈 때 같이 실어서 내리면 된다. 심지어 내리는건 에너지도 거의 안들고 오히려 발전을 시키거나 도르래등을 활용하여 다른 화물을 올리는힘으로 전환시킬수도 있다
5. 단점
다른 무엇보다도 엄청난 규모 자체가 가장 큰 문제가 된다. 인간이 현대의 건축 기술을 총동원하고, 5조 5,700억원의 비용을 들여 지은 가장 높은 건축물인 부르즈 할리파조차 높이가 1km에 미치지 못한다. 실용적인 궤도 엘리베이터를 건축하려면 이것의 수만 배에 달하는 높이까지 건축물을 올려야 한다. 그에 드는 자원의 양만 해도 상상을 초월할 정도이며, 이것의 무게를 지탱할 수 있는 소재의 개발과 설계 기술은 물론이고 대기권을 넘은 높이에서 인간이 직접 작업하는 것은 불가능하기 때문에 극히 정교한 로봇 공정 기술도 요구된다.20세기까지는 궤도상까지 올라가도 튼튼하게 버틸 재료가 별로 없다는 점과 만에 하나 붕괴되거나 추락이라도 하면 대참사가 벌어진다는 점 때문에 별 가망없는 아이디어로 생각되었다.[11] 하지만 나노 기술의 발달로 획기적으로 내구도가 올라간 탄소 나노튜브가 등장함에 따라 내구도 면에서는 버틸만한 소재는 일단은 등장한 셈이다. 그러나 이 탄소나노튜브를 우주 구조물에 활용하기 위해서는 미터단위로 뽑아야하는데, 현실은 수 마이크로미터가 고작이다.
거기에 탄소 나노튜브중에서도 단일벽 탄소 나노튜브(Single-walled carbon nanotube) 정도만이 요구사항을 어느 정도 만족하는데 현재까지는 이 SWNT는 원과는 거리가 멀다. 따라서 정확한 궤도를 갖는 건 거의 불가능. 즉 적당한 위치를 잡은 후에는 수백에서 수천 톤급의 물자를 수송할 엘리베이터를 땅에 붙들어 매어 고정시킬, 튼튼한 지반과 대규모의 기반시설이 필요하다. 엘리베이터가 36,000km 높이는 되어야 대충 우주로 무엇을 보낼 정도가 될 테니, 그 질량도 어마어마할 것이다.
다만 고정추 역할을 하는 우주공간의 중계기지가[12] 궤도 엘리베이터를 적절히 붙잡아주는 방식이라면 기반시설이 꼭 널찍할 필요는 없을 것이다. 자동으로 말리는 줄자의 자 끝쪽을 잡고 빙빙 돌리듯 고도에 맞춰서 움직여주기만 하면 되기 때문. 물론 그걸 공학적으로 구현하는 것을 해결하기가 아직 어렵고, 시도하다가 잘못되기라도 하면 매우 폭넓은 범위가 타격을 입어 많은 인적/물적 피해가 예상된다. 망가진 충돌 지대의 먹이사슬과 환경 상태를 제대로 고치기 위해서도 천문학적인 자금이 필요할 것이고, 이런 손해를 만회하기 위한 방법은 거의 없으므로 마땅한 경쟁자가 존재하지 않는다면 우주 개발은 한동한 중지될 것이다.
관련된 문제로는 발사체를 끌어올리는 동안 작용 반작용의 원리로 궤도 엘리베이터가 아래로 끌어당겨진다는 점이 있다. 지상이라면 땅에 발을 짚고 서 있으면 되겠지만 우주 공간에서는 짚고 설 곳이 없다. 그렇다고 해서 엘리베이터의 고도를 유지하기 위해 로켓을 이용한다면 뭐하러 로켓의 문제를 극복하겠답시고 쓰는 궤도 엘리베이터에 로켓을 다느냐는 가장 근본적인 모순이 생긴다. 다만 이 경우에도 재래식 로켓 발사체가 공기저항과 한 번 발사 후에 연료를 추가적으로 보급받을 수 없기 때문에 처음부터 모든 연료를 가지고 가야하기 때문에 생기는 비효율성으로부터는 벗어날 수 있기 때문에, 현재의 로켓 발사체와는 비교할 수 없는 효율이 나온다.
현재의 기술로는 효율이 좋은 이온엔진을 사용하더라도 이온엔진은 자체추력이 낮아서 지상에서부터 궤도까지 스스로를 올릴 수 없으므로, 효율이 나쁜 재래식 화학로켓을 이용하여 고궤도까지 올린 후에야 제역할을 할 수 있지만, 일단 궤도엘리베이터를 건설하고 나면 지상부에서 궤도까지 페이로드를 올리는 데 효율이 나쁜 재래식 추진체계를 사용할 필요가 없어지기 때문에, 정지궤도 상의 중계기지에서 이온엔진과 같은 비추력이 높은 추진체계를 이용하여 반작용을 상쇄하는 방향으로 추진하면 되기 때문이다.
이에 대한 대안으로 제시되는 것은 무게추를 엘리베이터 궤도 바깥쪽에 놓고 발사체를 끌어올리는 만큼 무게추를 아래로 당김으로써 무게중심을 맞추는 것이다.[13] 그러나 그 무게추를 로켓 등으로 다시 궤도 바깥쪽으로 밀어내야 한다면 결국 상기한 문제가 엘리베이터에서 추로 옮겨간 것과 다를 바가 없다. 발사체와 무게추 모두 엘리베이터를 뒤쪽으로, 즉 공전주기가 길어지는 쪽으로 끌어당기게 된다는 것이다.
무게추는 정지궤도 바깥쪽에 있으므로 정지궤도에 있는 엘리베이터 자체보다 공전주기가 길다. 또한 발사체는 엘리베이터와 공전주기는 같지만 공전축에서의 거리가 더 가깝기 때문에 그만큼 선속도가 늦다. 궤도 엘리베이터는 발사체를 위로 끌어올리는 과정에서 발사체에 선속도를 추가하는 것이 되므로 작용-반작용의 원리로 엘리베이터 자체는 뒤로 끌어당겨지게 된다.
이러한 문제가 없게 하려면 무게추가 인공위성과 비교도 안 될 정도로 무겁게 만들어야 될 것이다. 무게추가 충분히 무거우면 발사체를 끌어올리는 과정에서 무게추의 고도가 낮아지는 것도 무시할 수 있는 수준이 되며, 무게추가 움직일 거리를 고려하지 않아도 된다면 궤도 엘리베이터와 같은 정지궤도에 있게 되므로 자전주기의 문제 역시 무시할 수 있게 되기 때문이다.
그렇다고 해서 그런 거대한 무게추를 지상에서 쏘아올리려고 하면 궤도 엘리베이터로 쏘아올릴 모든 발사체를 다 쏘아올리는 것보다 더 많은 에너지가 들 것이 분명하기 때문에 무게추는 지나가다가 지구의 인력에 붙잡힌 소행성을 사용할 것이 제안된다. 즉 궤도상의 소행성에 고정된 채로 발사체를 끌어올리는 셈이다.
물론 당연하게도 그런 거대한 소행성을 어떻게 정지궤도에 갖다놓느냐는 여전히 문제이다. 궤도 엘리베이터를 만들어야 할 때쯤 소행성이 시의적절하게 지구 인력에 붙잡힌다고 하더라도 정지 궤도에 정확하게 맞춰서 머무를 가능성은 사실상 없기 때문에 궤도의 조정이 필요하다. 정확한 원궤도를 맞추기 어렵다는 문제는 엘리베이터를 소행성에 고정시키지 않고 조절할 수 있는 케이블 등으로 느슨하게 연결하는 것으로 해결 가능하지만, 정확한 원궤도는 아니라고 해도 적어도 소행성을 적도 상공에서 24시간을 주기로 지구를 공전하는 궤도까지는 가지고 와야 한다.
궤도 엘리베이터 자체의 위치도 문제다. 적도상, 공기가 희박한 고지대, 태풍의 진로나 지진대 같은 자연재해 발생 지역에서 벗어날 것, 물자 수송의 편의 등을 고려해보면 건설 가능지역이 상당히 제한된다.
자원과 내구도 문제만 해결된다면 기둥 하나가 아니라 아예 지구의 적도 위에 거대한 고리를 만들고 거기에서 궤도 엘리베이터 여러 개를 수직으로 늘어뜨리는 방식도 이론적으로는 가능하다. 하나의 위성이 아니라 균등하게 배포된 고리이기 때문에 지구가 고리의 모든 지점을 동일하게 끌어당겨 궤도 이탈의 문제도 크게 줄어들 것이며, 규모가 커지는 만큼 접근성도 훨씬 좋아진다. 물론 그만큼 어마어마한 양의 건축자재가 필요할 것이다.
낙원의 샘에서는 건설 최적지가 스리랑카다.[14] 물론 실제로 최적지는 아니기 때문에 소설 속에서는 섬을 대폭 이동시켜 거의 적도에 가깝게 만들고 수 킬로미터 높이의 산을 세웠다.
만들었다고 쳐도 우주쓰레기가 남아있다. 크기가 작은 일반 저궤도 위성에게는 큰 문제가 아니지만 지상에서 정지궤도까지 이어져야 하는 엘리베이터는 충돌 크기가 비교도 안 되기에 치명적일 수 있다. 그 전에 기관계통이 조금만 파손되어도 골치아플 물건이 우주쓰레기에 대책없이 노출된다는 것 자체가 비효율성의 징조 중 하나다. 여기에 사람에 의한 테러는 말할 것도 없고.
또한 동력 문제가 있다. 구조물을 건설했다고 하더라도 30,000km 이상을 여행해야 할 텐데 그것을 어떤 동력원으로, 어떻게 끌어올릴 것인지에 대해 연구가 필요하다.
엘리베이터의 속력 또한 문제가 되는데, 제1우주속도 이상을 내는 로켓보다는 많이 느려질 수밖에 없어서 현재 적절하다고 판단하는 속력으로는 궤도권까지 가는데 일주일쯤 걸린다. 화물을 옮길 때는 일주일 정도 걸려도 상관 없겠지만 사람이 왔다갔다 하려면 궤도 엘리베이터에 샤워실, 화장실, 취사시설 등을 다 설치할 생각이 아니라면 아무래도 곤란하다. 심지어 정말 그렇게 했다 쳐도 문제는 남아있다. 밴앨런 복사대와 같은 고방사능 지역에서도 며칠은 족히 보내야 하므로, 이 구간을 순식간에 통과하는 로켓보다는 당연히 훨씬 더 철저한 방사능 차폐력을 갖춰야 한다. 이는 비용 상승 및 기술적 난이도의 상승으로 이어질 수밖에 없다. 다만 전자기 추진을 한다면 대략 600km/h 까지는 가능할 수도 있다고 한다. 이러면 소요 시간은 50시간이고, 정지궤도인 30,000까지 올라가는 시간은 이틀 조금 넘게 걸린다.
사실 정지궤도에는 단순히 무게중심만 위치하면 되기 때문에 굳이 정지궤도에 시설을 만들 필요는 없다. 인간이 주로 사용하는 높이 영역에만 시설을 갖추어놓고, 정지궤도로부터 시설이 낮아진 높이와 시설의 총 무게를 고려하여 위에서 언급한 소행성 등을 정지궤도보다 더 멀리 둠으로써 무게중심을 맞추는 식으로 하면 시설이 굳이 정지궤도에 위치할 필요는 없게 된다.
실제로 현재 인간의 지구궤도상 활동은 대부분 지상 수백킬로 이내의 저고도이기 때문에[15] 그러한 일반적인 궤도 활동을 위한 물자와 인력은 수백킬로만 올라가면 된다. 물자를 올리는 만큼의 작용-반작용 문제만 해결할 수 있다면 궤도 엘리베이터 탑승 시간은 큰 문제가 되지 않는다. 다만 애초에 우주 엘리베이터 구상이 나온 이유가 탈출속도에 도달하는 효율 때문인데 저궤도에만 접근하게 만든다면 그 의미가 크게 퇴색하는 문제가 있다.
테러 등 공격으로부터의 위험성도 내포되어 있다. 워낙 크기가 크기 때문에 전부 방어하기도 어려운데, 우주 엘리베이터를 아무리 튼튼한 소재로 만든다고 해도 이미 큰 인장력을 받고 있는 상태이기 때문에 외부에서 추가적인 힘이 가해지면 파손되기 쉽다.
이런 문제 때문에 아직은 SF의 영역에 머물러 있다.
6. 대중문화에서
[1] 우주 엘리베이터라고도 한다.[2] 기반 구조물 - 케이블 - 엘리베이터 - Counterweight으로 이루어져 있는 모습을 확인할 수 있다.[3] 다이아몬드 수준의 탄소 섬유, 건설 위치, 궤도 상의 중계기지, 진동을 통한 회피술, 사건 발생 시의 구조법, 안전설계 등.[4] 그냥 간단하게 말해 로켓보다 훨씬 싼 엘리베이터라는 운송수단으로 우주 진출을 할 수 있다는 뜻이다. 로켓의 경우 한번의 발사를 위해 막대한 자원이 소모됨을 고려했을 때, 한번의 건설을 통해 지속적으로 활용할 수 있다는 점도 큰 이점.[5] 다만 아직까지 탄소나노튜브는 현재 기술으로도 수마이크로미터 정도가 한계이다.[6] 이를 '리본'이라고 부른다.[7] 1997년작인 대운동회 OVA나 1999년작 ∀건담 정도이다.[8] 이 설명이 어렵게 느껴진다면, 물 위에 떠 있는 나무판자를 딛고 앞쪽으로 점프를 한다고 생각해 보자. 당연하게도 나무판자가 크고 무거우면 무거울수록 점프하기가 쉬울 것이며 반대로 나무판자가 '공기처럼' 가볍다면 가져가는 운동에너지는 동등하므로 점프시에 나무판자의 질량차이만큼 수십수백배 빠르게 점프해야 하므로 점프더라도 별로 속도를 가져가지 못할것이다.[9] 분사되는 연료 전체의 총합은 남은 로켓보다 훨씬 무겁지만(로켓 전체 무게에서 연료가 약 80%) 매 순간 로켓에서 분사되고 있는 가스는 '로켓 + 남아있는 연료'보다 훨씬 가벼울 수밖에 없다.[10] 성층권은 비가 내리지 않고 대류도 별로 없이 안정적이라서 문제가 된다. 실제로 대류권의 블랙 카본은 비 한 번만 오면 싹 쓸려간다.[11] 일단 그게 무너지기라도 한다면 그걸 이용하고 있던 사람들은 영원히 편도 우주관광을 하게 되며, 만약 잔해들이 지구로 낙하하면 인공 운석이 떨어지는거랑 다름이 없다.[12] 정지궤도 36,000km 상공에서 더 이상 내려가지도, 올라가지도 않는 균형상태이니 여기에 중계기지를 세우면 엘리베이터 기지가 움직일 염려가 없다.[13] 실제 엘리베이터를 생각해보자.[14] 처음에는 이곳 주민인 승려들의 거부로 지구 대신 화성에 건설할 계획을 세웠는데, 화성의 위성인 포보스의 궤도가 엘리베이터 타워를 지나간다는 중대한 문제점이 발견되었다. 이에 대한 해결책으로 타워를 일정 주기로 진동시켜 포보스가 빗나가게 하는 방법이 쓰일 예정 이었으나 결국 마지막엔 원래 예정지에 세우게 된다.[15] 일례로 국제우주정거장이 400km다.