팬데믹으로 인해 세상이 마비될 때 많은 물리학자들은 그들이 논문에서 표현한 것처럼 "거칠게 이론적인" 작업을 하지 않는다면 무엇을 해야 할까? 그리고 소행성 도시보다 더 적절하게 묘사되는 것은 거의 없다.

훨씬 더 거칠게: 그들은 그들이 생각하는 아이디어를 가지고 있다. 그리고 수학에 따르면 작동할 수 있다(우리가 할 수 있는 위치에 있다면).

로체스터 대학의 물리학 및 천문학 교수인 Adam Frank는 "우리 논문은 과학과 공상 과학 소설의 가장자리에 살고 있다."고 말했다. "우리는 Amazon의 The Expanse와 같은 TV 쇼에서 최근 매우 인기를 끌었던 공상 과학 아이디어를 채택하고 소행성을 사용하여 우주에 도시를 건설하는 새로운 경로를 제공한다."

당신은 나를 빙글빙글 돌게 한다. 마음의 눈으로 우주 정착지, 세계의 제프 베조스와 일론 머스크의 꿈을 그려보라. 공상과학 영화를 충분히 본다면, 회전하는 덩어리를 상상할 것이다. 그것의 지속적이고 정밀하게 제어된 움직임은 거주자를 위해 시뮬레이션된 중력을 생성한다.

이러한 움직이는 대도시는 1970년대 NASA의 유증으로 설계한 물리학자 Gerard O'Neill의 이름을 따서 "O'Neill 실린더"라고 불린다. O'Neill 실린더는 그 구상 이후로 가장 인기 있는 우주 도시 아이디어 중 하나가 되었으며 수많은 공상 과학 작품에 등장하고 심지어 새로운 우주 시대의 현재 인물들에 의해 선전되었다. (제프 베조스는 그 아이디어를 "대서양 한가운데 미국을 건설하려는 시도와 같다"고 생각한 일론 머스크의 유머러스한 질책을 이끌어내면서 그들의 사용을 선전했다.)

O'Neill 실린더를 만드는 데 가장 큰 장애물 중 하나는 건설 비용이다. 건축 자재와 노동력을 지구에서 우주로 가져오는 데는 엄청난 비용이 든다.

부분적인 해결책은 소행성 도시를 건설하는 것일 수 있다. 이미 존재하는 암석체를 활용하고 그 위에 건물을 지은 다음 회전하도록 설정하는 것이다.

Frank는 “태양 주위를 도는 날아다니는 산들 모두가 우주 도시로 가는 더 빠르고 저렴하며 효과적인 경로를 제공할 수 있다.”고 말했다. 그들의 풍부함과 우주 방사선으로부터 보호할 수 있는 암석층은 소행성 도시를 매력적인 후보로 만든다.

그러나 팀은 수학을 실행했을 때 이 계획에서도 문제를 발견했다. 소행성은 우리의 발이 땅에 닿는 데 필요한 속도에 도달하기 훨씬 전에 부서질 것이다. 게다가 대부분의 소행성은 "느슨하게 조립된 암석 더미"라기보다 "바위 덩어리"가 아니다.

가방 안에: Frank와 동료 U of R 동료 및 학생 Peter Miklavčič, Alice Quillen, John Siu, Esteban Wright, Alex Debrecht 및 Hesam Askari는 COVID-19로 인해 폐쇄된 동안 문제에 관심을 돌리기로 결정했다.

"이 프로젝트는 물리학자와 엔지니어가 화를 풀고 잠시 동안 세속적인 스트레스를 제쳐두고 미친 것을 상상할 수 있는 방법으로 시작되었다."라고 이 연구의 첫 번째 저자인 Miklavčič는 말했다.

서로 다른 기술을 사용하여 소행성 도시를 건설하는 데 필요한 다양한 힘과 재료에 대한 수학을 실행함으로써 그들은 가능한 – 비록 환상적이지만 – 솔루션에 도달했다.

Frontiers in Astronomy and Space Sciences(실제로 프론티어!)에 게재된 그들의 답변은 거대한 가방이다.

특히, 탄소 나노 섬유로 만든 거대하고 유연하며 가벼운 메쉬 백(직경이 원자 몇 개에 불과한 튜브)은 각각의 작은 크기가 믿기지 않는 강도를 가지고 있다.

Miklavčič는 "탄소 나노튜브로 만든 원통형 격리 가방은 소행성 잔해와 서식지의 질량에 비해 매우 가벼우면서도 모든 것을 함께 담을 수 있을 만큼 충분히 강할 것"이라고 말했다. 그리고 탄소 나노튜브는 현재 전 세계 연구실에서 규모에 맞춰 개발되고 있다고 Miklavčič는 지적했다.

아이디어는 다음과 같이 보일 수 있다. 가방에 소행성을 덮는다. 중력을 생성하기 위해 소행성이 회전하도록 설정했다. 가방은 결과적으로 떨어져 나가는 잔해를 잡아 방사능으로부터 보호할 수 있을 만큼 두꺼운 암석층을 생성하고 소행성 도시를 위한 준비를 마쳤다.

쉽지 않은가?

Frank는 "우리의 계산에 따르면 직경 300m의 소행성은 축구장 몇 개에 불과한 크기로 약 22평방마일의 생활 공간이 있는 원통형 공간 서식지로 확장될 수 있다"고 말했다. "대략 맨해튼 크기이다."

미래학자의 추측: 물론, 이 모든 것은 환상이 아닌 다른 것으로 상상하기 어려울 정도로 너무 멀리 떨어져 있다. 그러나 그들의 연구는 이런 종류의 소행성 도시 건설이 가능하다는 것을 보여주는 것으로 보인다. 하지만 우리가 그것을 시도할 수 있을지 여부는 다른 질문이다.

“1900년에 아무도 비행기를 타본 적이 없다는 사실을 깨닫기 전까지는 소행성 도시에 대한 생각이 너무 멀게 느껴질 수 있지만, 바로 지금 수천 명의 사람들이 의자에 편안하게 앉아 시속 수백 마일, 프랭크가 말했다.

"우주 도시는 지금은 환상처럼 보일 수 있지만, 역사는 한 세기 정도의 기술 진보가 불가능한 것을 가능하게 만들 수 있음을 보여준다."