우주선에 구멍이 나면 어떤 일이 발생할까? – 영화《Mission To Mars》

《Mission To Mars》


화성에서 운하가 발견됐다는 허무맹랑한 추측이 있은 지 100년이 훨씬 더 지나고, 이제는 무인탐사위성이 화성을 가는 세상이 됐지만 아직도 사람들은 화성 생명체가 있기를 바라는 것 같다.
사람들은 혹시 우주 속에서 외로움을 느끼고 있기 때문이 아닐까? 이 영화에서는 혹시 화성에 있을지도 모를 생명 또는 생명의 흔적에 대해서 이야기하고 있다.

ⓐ 우주선에서 공중에 떠 회전하는 DNA 조합을 초콜릿으로 만들 수 있을까?

회전하는 DNA모형은 만들 수 없다.
영화의 한 장면이다. 주인공 한 명이 초콜릿을 공중에 띄워놓고 이에 대해서 다른 주인공과 대화를 나누고 있다.  이런 일이 가능할까?
아쉽지만 현실적으로 불가능하다. 우주선이 우주에 떠 있을 때 전혀 미동도 하지 않을 것이라고 생각할 것이다. 실제로 우주에 떠 있는 물체가 미동도 하지 않기 때문에 허블 우주망원경 같은 천문 관측기구를 우주에 띄워놓았을 때 같은 장비를 지구에 놓았을 때보다 수십 배 이상 관측능력이 증가한다. 하지만 이렇게 미동도 하지 않는 것은 내부에 운동하는 물체가 전혀 없을 때이다. 실제 우주선은 항상 작동하는 기계부품들이 있기 때문에 심하게 흔들린다. 물체가 움직이는 동안 뉴턴의 법칙에 따라서 반작용의 힘이 작용하기 때문이다. 지구상에서는 별다른 진동을 일으키지 않을 사소한 움직임도 우주에서는 큰 움직임으로 나타날 수 있는 이유는 우주에는 고정시켜줄 중력과 땅이 없기 때문이다. 그러나 우주선의 크기가 크면 클수록 질량이 커질 것이고, 반작용에 따른 흔들림도 줄어들 것이다.
그러나 방해물은 이것뿐만이 아니다. 사람들의 행동이나 숨 때문에 발생하는 공기의 와류는 어떤 물체가 우주선 내에서 가만히 떠 있는 것을 철저히 방해한다. 진동과 마찬가지 이유로 와류가 방해하는 경향은 훨씬 더 강해진다. 실제 우주왕복선에서 실험한 내용들을 녹화한 영상을 살펴봐도 뚜렷이 실험에 좋은 환경을 제공해 주지 않는 것은 이 때문이다.
많은 사람들이 미래에는 우주에 공장을 만들어 물자를 생산하게 될 것이라고 이야기한다. 무중력인 곳에서 양질의 상품을 생산할 수 있는 제품들이 있기 때문이다. 그러나 미래에 우주공간에 공장을 만들려고 할 때는 공장을 아주 커다랗게 만들어야 할 것이다. 그래야 우리가 원하는 품질의 상품을 생산할 수 있을 것이다.

저 위의 장면은 한 가지 오류가 숨어있는데, 초콜릿이 공중에 떠서 제자리에서 회전한다는 것이다. 당연한 것이겠지만, 가만히 떠 있도록 만들 수 있다고 치더라도 회전할 수는 없다. 구심력을 형성시킬 수 없기 때문이다.

ⓑ 우주선에서 새어나간 연료가 엔진 쪽으로 이동할 수 있는가?
                                                                     – [아마겟돈]에서와 같은 오류
우주선이 화성에 도착했을 때 작은 운석들이 우주선을 강타한다. 그런데 이 운석들은 우주선의 연료 관에 구멍을 만들어 놓는다. 이 구멍으로 새어나간 연료가 엔진 쪽으로 날아가서 점화 시에 폭발하여 우주선이 망가진다.주인공들의 구출작전이 힘들어지는 중요한 이유는 이렇게 해서 발생한다. 그런데 이게 과연 가능한 일일까?
중요한 쟁점은 새어나간 연료가 우주공간에서 재빠르게 얼어버릴 것이냐와 얼어버린 연료가 어떻게 엔진의 뒤쪽으로 날아갈 수 있겠느냐 하는 것이다.
연료가 어떤 것인지 알 수 없으므로 얼어버릴 것이냐에 대한 이야기는 알 수 없다. 하지만 영화상에서는 우주선이 어떠한 가속을 하지 않고 있으므로 우주선과 얼어버린 연료 사이의 상대속도는 연료가 새어나가는 압력에 의해서 형성된 속도만 존재하게 된다. 따라서 연료는 엔진 뒤쪽이 아니라 우주선 옆으로 계속 날아가야 한다. 그래서 만약 영화에서처럼 엔진을 점화시켜도 연료가 폭발하는 일은 좀처럼 없었을 것이다.
이러한 오류는 영화 제작진도 충분히 알고 있었을 것이다. 다만 이러한 오류를 사용하는 것은 관객들이 지구상에서의 경험에 비춰서 쉽게 눈치 채지 못하기 때문일 것이다. 이러한 오류를 이용하는 영화가 또 하나 있는데,
마이클 베이 감독이 만들고, 브루스 윌리스가 처음으로 죽은 《아마겟돈》이다. 아마겟돈에서 왕복선이 우주정거장에 정착했다가 우주정거장이 폭발하는 장면을 가만히 보면 파편들이 우주선을 위협하느라 휘어져 날아가는 것을 볼 수 있다. *^^*

ⓒ 우주공간에서 이동할 때 연료를 계속 분사해야 하는가?
우주선의 진동이나 연료의 움직임보다 더 큰 오류들이 숨어있다.  사고로 망가진 우주선을 뒤로하고 화성 상공에 떠 있는 보급용 우주선으로 옮겨 타는 장면은 주인공 테리가 죽는 영화의 중요한 장면이다. 그런데 이런 장면에서 어떤 오류가 있는 것일까? 여자 주인공은 멀리 날아가고 있는 남편을 구하기 위해 여러 가지 애를 쓴다. 그런데 연료가 51% 남는 지점까지 이동해 갔을 때 더 이상 가지 못하고 멈춰버린다. 얼핏 보면 맞는 모습 같지만……. 조금만 생각해보면 오류가 있다는 것을 금방 발견할 수 있다.
우주에서 이동할 때는 사실 연료를 분사할 필요가 없다. 비행기가 대기권을 날아갈 때 연료를 필요로 하는 이유는 공기와의 마찰로 인해 손실되는 운동에너지를 보충해주기 위해서다. 그런데 우주에서는 공기가 없으므로 한번 날아가기 시작한 물체는 멈출 줄을 모른다. 계속 날아가야 하는 것이다. 여기서 테리가 보급용 우주선을 잡지 못하고 지나쳤을 때 계속 날아가는 것은 이런 이유에서이다. 그런데 테리를 구하기 위해 쫒아가는 사람은 연료를 써야 하는 불평등한 상황을 겪게 된다.
테리를 구하기 위해서는 테리에게로 곧장 날아가서 테리를 잡고 다시 곧바로 우주선으로 날아올 수 있을 정도의 연료만 있으면 된다. 물론 처음 테리에게 처음 날아가기 위해 사용하는 연료는 테리와 몸무게가 같다는 가정 하에 총 연료의 1/3 이상을 사용하면 안 된다. 되돌아올 때 테리가 갖고 있는 운동량까지 모두 상쇄시킨 뒤에 되돌아오는 운동량을 만들 정도의 연료가 있어야 하기 때문에 두 배 이상의 연료가 필요할 것이기 때문이다. 그래서 51%가 남는 지점까지 날아갔다면 어차피 테리를 잡았어도 되돌아오지 못했을 것이다.

ⓓ 우주선에서 공기가 빠져나가면 어떤 현상이 발생할까?
우주선이 운석에 맞아 구멍이 나자 우주선에서 공기가 빠져나간다. 그러자 공기 중에 떠 있는 액체들까지 모두 구멍으로 향해 움직이고, 컴퓨터는 계속 우주선 내부의 압력을 %로 알려준다. 그러나 공기가 너무 많이 빠져나가자 컴퓨터의 안내메시지는 점점 느려진다. 급기야 기압이 10%에 이를 때까지 낮아진다. 이런 상황에서 무슨 현상이 발생할까?
사실 이 장면에서 이 영화는 아주 엉터리로 만들어져 있다. 스피커에 의해서 생기는 소리는 압력이 낮아진다고 해도 느려질 이유가 전혀 없다. 압력이 낮아지면 진동판이 공기분자에 에너지를 전달하기가 점점 힘들어지므로 소리가 급격히 작아질 것이다. 그런데 여기서 한 번 더 생각하면 주인공의 귀에서도 공기가 빠져나가고 있으므로 귀의 기능은 완전히 상실되어 50% 정도의 압력만 되도 더 이상 소리를 듣는 것이 불가능해질 것이다. 우리가 자동차를 타고 태백산맥만 넘어가더라도 귀가 먹먹해지면서 소리를 잘 듣지 못하게 되는 것을 생각한다면 그 정도가 어느 정도일 것인지 알 수 있다. (그런데 그에 앞서서 주인공이 왜 헬멧을 안 쓰는지 충분히 납득할 이유가 없다.)
거기다가 우주헬멧을 쓰지 않은 주인공의 몸속에서는 압력이 낮아져서 질소와 산소 기체들이 순식간에 발생할 것이다. 잠수병에 걸린다는 의미이다.

ⓔ 우주에서 인체가 진공에 노출되면 어떤 현상이 일어나는가?
진공에 인체가 노출된다면 어떻게 될까? 숨을 쉴 수 없게 되는 것처럼 뻔한 이야기는 제외하고, 좀 더 폭넓게 생각해보자.
어떠한 화합물이 존재하기 위해서는 적절한 온도와 압력이 필요하다. 그런데 우주에서는 물질 자체가 없기 때문에 온도도 있을 수가 없다. 그리고 압력 또한 0이다. 압력이 크게 다른 환경에서는 인체를 구성하는 일부 유기물들은 쉽게 다른 물질로 변화한다. 그래서 압력이 크게 다른 곳에서는 사람이 살 수가 없다. 너무 고도가 높은 지대나 너무 깊음 물속에서 사람이 살 수 없는 이유는 숨을 쉬기도 힘들 뿐더러 이러한 문제들이 발생하기 때문이다. 250m 이상 깊은 해저로 사람이 들어가면 정신착란 등이 와서 살 수 없다고 하는데 근본적인 원인은 이와 같지 않을까? (그럼에도 불구하고 높은 수압에 훌륭하게 견디는 생물들이 존재한다. 대표적인 생물은 해저의 열수분출구에 살고 있는 게 무리나 향유고래, 개복치들이다. 이 게들은 수백기압의 차이에도 불구하고 훌륭하게 적응하여 살 수 있다.) 우주에서 인간이 살 수 없는 이유는 우리 몸을 이루고 있는 일부 유기물들이 변질되기 때문이다.

진공에 노출되면 순식간에 살짝 얼 것이다.
그러나 이보다 더 심각한 것은 인체를 이루고 있는 물이 우주로 빠져나가는 것이다. 압력이 낮아지면 물의 끓는점이 낮아져서 우리의 눈과 입과 코 등지에서 물이 끓기 시작할 것이다.  그리고 아주 짧은 시간이 지난 다음에 우리 몸속에 있는 물은 차가워져서 얼음으로 얼게 될 것이다.
이와 비슷하게 우리 몸이 진공상태에 노출되는 영화로는 《Sunshine》이라는 영화가 있다. 이 영화에서는 우주에 노출된 사람들은 바로 꽁꽁 얼어서 다른 물체에 부딪히면 부서진다. 그러나 실제로 우리 몸은 열량이 결코 작지 않으므로 부서질 정도로 꽁꽁 어는데 꽤 긴 시간이 필요할 것이다. 그런 측면에서 《Mission to Mars》는 이 부분을 훨씬 더 적절히 표현했다고 생각할 수 있겠다.

ⓕ 화성에 비닐하우스를 만들면 어떨까?
SF 영화를 보면 우주선이나 우주기지에는 항상 식물이 자라는 하우스가 존재한다. 햇볕으로 식물을 키워 이산화탄소를 흡수하고 산소를 방출하며, 인간의 노폐물을 제거하고 식량을 얻을 수 있다고 설정하기 쉽기 때문이다. 그렇다면 화성에서 비닐하우스를 만들어서 산소와 식량을 생산할 수 있을까? 일단 식물이 성장하는데 필요한 조건은 온도, 습도, 햇볕이다. 온도와 습도는 인위적으로 맞춰준다고 하더라도 햇볕은 그럴 수 없다. 그렇다면 화성에서 식물이 성장할 만큼 충분한 햇볕을 확보할 수 있을까?
화성은 거리상 태양에서 지구까지의 거리보다 1.5배 더 떨어져 있어 44% 정도의 햇볕을 받는다. 이 정도로만 해도 식물이 죽지 않고 살 수 있는 수준이 된다. 거기다가 지구에서는 대기가 약 35% 정도의 햇볕을 흡수하고, 화성에서는 대기가 거의 햇볕을 흡수하지 않을 것이므로 지구에서보다 햇볕이 2/3 정도가 될 것이다. 이 정도라면 식물이 충분히 생존할 수 있지 않을까? 그래서 희망적이게도 비닐하우스를 만들 수 있을 가능성은 ‘그렇다’이다.
그러나 화성 온실을 비닐로 지을 수 있을까?
화성의 대기는 지구 대기압의 7%밖에 되지 않는다. 보통 실생활에서 보자면 진공에 해당하는 저압으로 보온병의 내부에 해당하는 압력이다. 그래서 화성에 찢어지지 않을 정도로 튼튼한 비닐로 짓는다면 사방으로 빵빵하게 풍선처럼 부풀어 오른 모습이 될 것이다. 마찬가지로 화성에 강풍이 불어도 밀도가 지구 대기보다 7%밖에 되지 않을 것이므로 지구에서보다 훨씬 약한 저항을 받을 것이다. 그래서 영화에서처럼 펄럭이는 소리가 나는 비닐하우스는 화성에 존재할 수가 없다. 완전히 빵빵한 비닐하우스를 갖는 화성기지를 영화에서 만들었다면 훨씬 더 재미있는 영화 장면이 되지 않았을까?

ⓖ 우주선에서는 왜 액체로 채울까?
각종 만화영화나 일부 영화를 보면 우주선 내부를 액체로 채우는 것을 볼 수 있다. 아마도 우리 몸과 밀도가 완전히 같게 조절된 액체일 것이다. 이 영화에서도 화성인이 만든 우주선을 타면 우주선 내부를 액체로 채우는 장면을 볼 수 있다. 그렇다면 왜 액체로 우주선 내부를 채울까?
우주선이 가속을 하는 동안 우리 몸은 심한 힘을 느낀다. 가속은 중력과 동일하게 우리가 느낄 수 있는데, 상대성이론에서는 중력과 가속을 같은 물리적인 현상이라고 이야기한다. 반면 우리가 물에 들어가면 부력을 느껴서 힘을 거의 느끼지 못하게 된다. 부력은 물체에 의해서 밀려난 액체의 질량만큼 액체가 물체에 가하는 힘을 말한다. 우리 몸은 물과 밀도가 거의 비슷하기 때문에 물속에 들어가면 중력을 거의 느끼지 못하는 것이다. 그래서 우리 몸과 밀도가 완전히 같은 액체 속에 우리 몸이 들어가게 된다면 매우 큰 가속을 받더라도 뒤로 밀리는 힘을 받지는 않게 될 것이다.
따라서 우주선을 만드는 각종 장치들, 가속에 필요한 연료문제, 숨 쉬는 문제 등등 중요한 문제들만 해결될 수 있다면 영화에서처럼 매우 빨리 가속하는 우주선에서라도 사람이 무사할 수 있다. 뿐만 아니라 옛날 60년대 만화영화의 주인공이었던 로보트태권V를 만든다면 탑승자는 엄청난 가속을 느껴야 하는데, 조종석을 액체로 채운다면 훨씬 작은 힘을 느끼게 될 것이므로 적과 싸우기가 훨씬 수월해질 것이다.
그러나 재미있는 기능이 될 것 같기는 하지만…. 기술적인 장벽이 너무 높아서 언제 실현될지는 도저히 알 수가 없다.

이 영화에서는 여러 가지 잘못된 점들이 눈에 띈다. 내가 보기에는 영화를 만들면서 검증을 받지 않고, 제작자들이 생각나는 대로 만든 영화인 것 같아 아쉬움을 느낀다. SF(Science Fiction)란 것은 가상의 이야기를 만들기는 하지만 그래도 과학적인 문제에 대해서 논리적으로 접근하는 장르를 말한다. 단순히 생각나는 대로 만들면 SF라고 할 수는 없을 것이다. 이 영화 《Mission To Mars》는 SF로 만들어졌지만, 실질적으로 SF라고 하기에는 너무나 직관적인 부분이 많다. 그래서 SF라고 할 수 없다.
미국 할리우드에서 만든 영화들을 살펴보면 옛날에 만든 SF들이 최근에 만들어진 SF들보다 훨씬 논리적이고 현실적이다. 최근 SF들은 특수효과와 비주얼을 바탕으로 볼거리를 제공해 주지만 깊이 있는 줄거리와 과학적 사색을 위한 탄탄한 구조는 사라지고 있어서 많이 아쉽다. 심지어 리메이크되고 있는 영화들조차도 기술적으로는 훨씬 더 과학적 타당성에 바탕을 두고 만들 수 있음에도 불구하고 원작의 치밀함은 사라지고 볼거리에만 치우치고 있기 때문에 할리우드 SF들에 금방 식상하는 현상을 만들어내고 있다.

다만…..이 영화의 이야기는 재미있다. 영화는 그저 재미있으면 그뿐인 것은 아니지만 이 영화는 본 시간 아까울 정도는 아니다.

글 쓴 날 : 2008.04.04

25 thoughts on “우주선에 구멍이 나면 어떤 일이 발생할까? – 영화《Mission To Mars》

  1. 흥미롭게 잘봤습니다,,,

    우주로 날아가 우주복을 벗게 되면 어찌될까?며칠전 초등아들과 생각해본적이

    있는데,,,음,,,,먼저 얼게 되는군요

    체내압력과 우주와 달라 먼저 장기가 파열되지 않을 생각했었는데,,ㅎㅎ

    좋은 자료이네요,,,,오늘도 행복한날되시길,,,맘속으로 빌었습니다,,

    1. 감사합니다.
      밑의 다른 분들 말씀들하시는 것처럼 글의 논의가 약간 부족했던 것 같습니다. 언제 수정 보강해야겠네요.

      우주에서의 사고로 실제로 약 50여초간 진공에 노출된 우주인이 있었다고 하더군요. 생명에 큰 지장은 없었다고 합니다.

  2. 진공에 노출되면 결국에는 얼어버리는군요~
    어떤 일본 애니메이션에서 로보트 조종석에 액체를 채웠던 것으로 기억하네요.. 다 그런 이유였군요 ㅋ
    재밌게 읽었습니다.

  3. “우리 몸은 물과 밀도가 거의 비슷하기 때문에 물속에 들어가면 중력을 거의 느끼지 못하는 것이다. 그래서 우리 몸과 밀도가 완전히 같은 액체 속에 우리 몸이 들어가게 된다면 매우 큰 가속을 받더라도 뒤로 밀리는 힘을 받지는 않게 될 것이다.
    따라서 우주선을 만드는 각종 장치들, 가속에 필요한 연료문제, 숨 쉬는 문제 등등 중요한 문제들만 해결될 수 있다면 영화에서처럼 매우 빨리 가속하는 우주선에서라도 사람이 무사할 수 있다. 뿐만 아니라 옛날 60년대 만화영화의 주인공이었던 로보트태권V를 만든다면 탑승자는 엄청난 가속을 느껴야 하는데, 조종석을 액체로 채운다면 훨씬 작은 힘을 느끼게 될 것이므로 적과 싸우기가 훨씬 수월해질 것이다.”

    인장님 글을 잘 읽고 있습니다. 과학관련 글이 또 올라와서 기분이 좋군요. 그런데 위에 쓰신 글이 이해가 가질 않는군요. 중력(가속으로 인한 관성력)은 각각의 원자 모두에 작용하는 부피힘이고 부력의 경우 접촉힘입니다. 매우 큰 가속이 된다면 액체 안에 부유하던 우주복을 입던 간에 우리 몸은 붕괴될 겁니다. 우선적으로 귀에 있는 중력감지 센서(기관 이름이 뭐죠?)부터 엄청난 느낌을 전달하고 극한에 도달할 것이고 우리 몸을 지지하는 뼈가 붕괴하고 근육은 찢어질 것입니다. 액체 속에 있는 것은 지구 중력보다 좀 과한 관성력을 받을 때 자유로운 움직임을 위한 방편이지 사람을 보호하기 위한 것이 아닐 것 같군요. 인장님의 답글 기다립니다.

  4. “저 위의 장면은 한 가지 오류가 숨어있는데, 초콜릿이 공중에 떠서 제자리에서 회전한다는 것이다. 당연한 것이겠지만, 가만히 떠 있도록 만들 수 있다고 치더라도 회전할 수는 없다. 구심력을 형성시킬 수 없기 때문이다.”

    영화를 못봐서 정확히 어떤 상황인지는 알 수 없지만, 가능하지도 않을까요. 저런 모형은 고정된 채 우주선이 회전한다면 말이죠. 영화는 그런 상황 설정이 물론 아니었겠지요.

    “테리를 구하기 위해서는 테리에게로 곧장 날아가서 테리를 잡고 다시 곧바로 우주선으로 날아올 수 있을 정도의 연료만 있으면 된다. 물론 처음 테리에게 처음 날아가기 위해 사용하는 연료는 테리와 몸무게가 같다는 가정 하에 총 연료의 1/3 이상을 사용하면 안 된다. 되돌아올 때 테리가 갖고 있는 운동량까지 모두 상쇄시킨 뒤에 되돌아오는 운동량을 만들 정도의 연료가 있어야 하기 때문에 두 배 이상의 연료가 필요할 것이기 때문이다. 그래서 51%가 남는 지점까지 날아갔다면 어차피 테리를 잡았어도 되돌아오지 못했을 것이다.”

    어떤 가정하에 이런 결론을 내린 것인지 궁금합니다. 우주선, 연료, 테리의 각각의 질량을 동일하게 뒀는지요? 질량이 변하는 계 우주선을 x 속도까지 가속할 때 소요되는 연료 질량과 도착시 속도 0로 감속할 때 소요되는 연료의 질량은 동일하지 않습니다. 그리고 도착 순간 최소한의 연료만 남아있다면 테리의 질량이 얼마이건 되돌아 올 수는 있습니다. 물론 시간이 많이 걸리겠지만요. 51% 연료가 남았다고 오류라고 지적한 부분의 정확한 논리가 궁금합니다.

    인장님 글에 대한 태클은 여기까지 하구요. 답글 기다립니다. 인문학과 반대로 자연과학은 태클 속에 정이 싹트는 것 아니겠습니까? ^^

  5. 니힐님의 태클에 대해서;; (전 블로그 주인도 아닙니다만;;)
    1. 본전공이 역학쪽이 절대아니기에 저도 그냥 상식선인 생각을 말할뿐입니다만 완전 밀폐된 공간안에 특정한 액체를 완전히 가득 채우고 그안에 들어간다면 외부의 가속등에 대한 관성의 영향을 어느정도 피할수있지않을까요? 물론 일반적인 ‘물’이 아니라 점도, 밀도등 여러가지 물리, 화학적 특성이 요구되겠지만;;;;; 물론 그것도 상식을 뛰어넘는 엄청난 관성을받게 된다면 (관성에너지만으로 점도높은 특정 액체를 순식간에 분자운동량 0으로 수렴시킬정도의 충격;) 말짱 헛것이겠지만요.

    2. 초컬릿 회전은 타당하다고 생각. 다만 우주선회전에 따른 내부 공기 와류등 여러가지 고려해야할것이 있다고 생각하지만 아주 불가능할것같지는않네요.

    3. 연료: 영화를안봐서 못따지겠지만 상식적으로 테리(이 사람 누군지도 몰라요;)가 100% 연료를 다써서 가속했다고 치고 두사람이 같은 연료를 가지고 출발했다고 생각하면 두사람이 돌아올가능성은 0이구요;;;; 그게 아니라 테리는 어떤 충격에 의해 날아가버렸고 뒤에서 그 부인이 추진기를써서 가속해서 테리를 따라잡고자했다면 어느정도 납득이 가긴합니다. 다만 이경우 부인이 테리와의 상대속도를 정확히 계산해야한다는 가정이 더해집니다. 우주선은 완전정지상태이고 주변행성, 위성의 중력을 전혀 무시한 상태에서 테리와 부인의 몸무게 (각자의장비포함)를 동일하다고 가정을 하고 덧붙여 연료의 질량을무시하면;;; 부인의 테리에대한 테리가 날아가고있는방향으로의 상대속도가 0을 조금이라도 초과하는 시점에서 부인의 연료가 2/3가남아있다면 부인은 테리를 무사히 데리고 언젠가는 –; 귀환 할 수 있을것 같습니다. 그러면 부인이 테리를 향해 날아가는속도가 테리가 부인에게서멀어지는 속도보다 빠르므로 언젠간 따라잡을 수 있을테고 반대로 테리를 잡고 감속한다음 반대로 가속해서 돌아올 확률이 있겠죠. 연료의 질량까지 감안하면.. 솔직히 저 우주복 디자인보건데 그다지 높은 질량의 연료를 실을수있는 디자인은 아닌듯;;;; 사람 무게와 우주복자체 무게에 비하면 연료질량은 무시해도될것이란 맘대로의 가설이 붙어있긴했습니다;;; 하지만 분명히 50%에서 멈춰설 것은 아니라고 생각합니다. 저 영화를 안봐서 모르겠지만 만약 자기연료를 소모해서 50%까지 가속했음에도 테리와의 상대속도를 0으로 못만들었다면 그 부인이 정말 최악의 상황에서 자기 연료를 테리에게 줄 각오까지 하고 쫓아간거구 50%까지 가속했는데 상대속도는 이쪽이 빠른데 테리와의 단순 거리를 0으로못만들어서 정지했다면 상황에따라서부인은 바보가되는거죠; 연료를 50%까지 소모해서 가속했을때 기존 테리의 이동속도가있으니 둘이 만나서 서로잡는순간 절대속도는 감속할테고 남은 연료가 절대속도 0으로 감속-반대방향으로 재가속할만큼은 된다면 부인이 바보;;;;

    1. 저 대신 답변 올려주셔서 감사합니다. 제가 시골에 다녀오느냐고 블로그 관리를 며칠 못 했네요.ㅜㅜ

      1. 밀도가 동일한 액체 속의 고체는 전체 계를 어떻게 가속하더라도 항상 같은 위치에 있게 됩니다. 니힐님께서 그 부분을 간과하신 것 같습니다. 설명 잘 해 주셔서 제가 추가로 말씀드릴 것이 없네요. ^^

      2. 초코릿의 회전은 불가능하죠. 초코릿이 무거우니까 우주선 벽으로 날아갈 것입니다. 니힐님 말씀대로 우주선의 회전축에 정확히 일치하게 원운동시키면 우주라는 절대좌표계에서는 정지해 있는 것일테니 원운동이 가능할지도 모르겠습니다만…… 영화상에서 이런 건 아니었습니다. 이 부분에 대해서 하고 싶은 것들이 더 많은 영화였습니다만, 생략하고 이 한 가지만 언급했습니다.

      3. 연료 소모량은 그냥 제가 직관적으로 생각했을 뿐입니다. 니힐님 말씀이 (물론 기준, 물리적 경우의 수 등에서 부족한 부분이 있지만) 타당한 것이라고 생각합니다.

      즐거운 시간 되세요.

    2. 제가 잘못 생각했습니다. 다행스럽게 이 글로 잘못된 개념을 고쳤네요. 중력과 관성력, 유체의 밀도, 깊이에 따른 압력에 관해 생각해보게 되는 계기가 되었네요.

  6. 역학도 역학이지만 우주가 절대진공 상태가 아니란 것등의 지구과학적인 측면에서도 뭐 여러가지 따질것이 많지요 -0-; 영화에서나오는 많은것들은 ‘과학적’인 측면에서 파고들면 거짓인 경우가 상당히많죠.

    1. 과학적인 측면에서 오류를 지적하기는 쉽습니다만, 독자들을 위한 분석, 그리고 직관적이면서도 착각하기 쉬운 부분들에 대해서 언급하려고 노력했습니다. ^^

  7. 하운드님//
    1번의 경우 한번 생각해보면 물속에서는 중력은 ‘느끼나’ 인공위성에서는 중력을 ‘느낄’ 수 없습니다. 귓속에 있는 센서가 물속에서는 기울어지지만 인공위성에서는 기울어지지 않습니다. 이 차이가 크게 가속되는 물통 속에서 극대화되고 사람을 살 수 없을 것입니다.

    3번의 경우 제가 문제를 잘못 읽었습니다. 테리가 등속 운동 하는데 부인이 정지 상태에서 구하러 가는 경우인 것 같군요. 저는 그냥 테리가 가만있는데 그곳에 갔다고 오는 줄 알았습니다. 그렇다고 하더라도 인장님의 글은 뭔가 오류가 있는 것 같습니다.

    “테리를 구하기 위해서는 테리에게로 곧장 날아가서 테리를 잡고 다시 곧바로 우주선으로 날아올 수 있을 정도의 연료만 있으면 된다. 물론 처음 테리에게 처음 날아가기 위해 사용하는 연료는 테리와 몸무게가 같다는 가정 하에 총 연료의 1/3 이상을 사용하면 안 된다. 되돌아올 때 테리가 갖고 있는 운동량까지 모두 상쇄시킨 뒤에 되돌아오는 운동량을 만들 정도의 연료가 있어야 하기 때문에 두 배 이상의 연료가 필요할 것이기 때문이다. 그래서 51%가 남는 지점까지 날아갔다면 어차피 테리를 잡았어도 되돌아오지 못했을 것이다.”

    테리에게 처음 날아가기 위해 사용하는 연료의 질량이 테리의 질량과 같다는 가정하는데, 연료 질량 자체를 무시할 경우 갈 때 1/3 올 때 2/3를 쓰는 것이 맞지만 연료 질량을 고려한 경우 비율이 달라집니다.

    질량이 변하는 계에서 M이라는 로켓이 분사물 속도 u를 가질 때, 최종 속력 V,
    (M-델타M)V + 텔타M(V-u) = 0 으로 이 식을 풀면… 보통 역학책에 나옵니다…
    델타V = u ln (M처음/M나중) 의 식이 됩니다.

    부인이 질량 M 연료가 m, 테리 질량이 M 테리 속도가 v의 경우를 생각해보면
    가속시 소요하는 질량 변화를 델다m1, V에서 테리와 합쳐진 후 감속할 때의 질량변화를 델타m2, 그리고 V이상의 속도로 가속하는 것이 V보다 조금 더 크다고 가정하고 무시하면

    가속시 V = u ln (M+m)/(M+m-델타m1)
    감속시 V = u ln (2M+m-델타m1)/(2M+m-델타m1-델타m2)
    (감속시 상대속도가 V에서 0으로 가는 것이므로)

    이 경우 로그 부분을 같게 놓고 풀면
    (델타m1/델타m2) = (M+m)/(2M+m+델타m1) 인데 델타m1은 뭐 무시해도 되고 안해도 되고… 무시한다면

    또한 연료 질량 m 자체를 무시한다면 갈 때 1/3을 쓰고 올 때 2/3을 쓰게 되고
    인장님의 가정처럼 연료무게와 테리 무게가 같다고 하면 갈 때 2/5, 올 때 3/5을 쓰게 됩니다. 물론 갈 때의 질량차는 더 작아야 올 때 가속할 수 있겠지요.

    맞는지 원;;

    1. 1번의 경우 귀 속에 있는 속도 감각센서(세반고리관)의 경우 밀도가 큰 돌(?)이 그 안에 들어있어서 속도가 변할 때마다 이 돌이 움직이는 것을 섬모로 감지하는 것입니다. 만약 세반고리관 속의 액체와 돌의 밀도를 똑같이 맞춰준다면 어떻게 될까요?

      3번의 경우는 제 표현에 문제가 좀 있었습니다. 나중에 수정해야 할 것 같네요. (지적 감사합니다.)
      제가 하고자 했던 말은 연료와 테리의 무게가 같게 보는 것이 아니라 테리와 부인의 몸무게를 갖게 보는 것입니다.

      여러가지 이유로 제 논의와 니힐님 논의 모두 오류들이 포함되어 있네요. 정말 시간내서 한 번 손봐야 할 것 같습니다. ^^

    2. 제 생각이 틀렸습니다. 댓글 달고 모니터링한 보람이 있군요.

      세반고리관은 세 축으로 된 관에 유체가 들어서 회전을 감지하는 기관으로 알고 있는데요, 그 밑에 있는 기관(전정기관이군요)이 중력감지를 하는 걸로 압니다. 가속한다고 하더라도 관 안에 유체가 특별히 토그를 받게 되지는 않을 것 같습니다. 섬모는 세반고리관, 전정기관은 돌…

  8. “화성에 강풍이 불어도 밀도가 지구 대기보다 7%밖에 되지 않을 것이므로 지구에서보다 훨씬 약한 저항을 받을 것이다.”

    -> 글쎄요. 그 강풍이 행성 규모의 것이고 모래 입자를 잔뜩 함유하고 있다면, 구조물이 당하는 부담이 장난 아닐텐데요?

    1. 충분히 바람의 세기가 빠르면 그럴 수 있을 것입니다. 하지만 그 바람의 세기가 (물론 지구의 대기 움직임보다 화성의 대기 움직임이 빠른 편이지만) 점성, 관성(질량) 등을 고려하면 결코 클 수가 없어요.
      그리고 그런 이유로 모래 등이 포함되기가 힘들고요. 영화에서 바람에 의해 이상한 것(?)에 빨려들어가는 우주인 모습이 나오는데, 그 경우에는 화성 중력이 약하기 때문에 가능할지도 모른다는 생각을 하게 됩니다만, 비닐하우스의 경우에는 내부와 외부 압력차이가 (7%면 100:7 하여 약 14배) 너무 크기 때문에 그런 영향이 거의 없을 것입니다. 지구에 튜브로 구조물을 만들어 놨을 때 내부에 넣는 공기의 압력이 2기압을 넘지 않는 것을 고려해 보시면 어떨까요?

  9. 아마겟돈에서는 브루스 윌리스가 죽은게 NG 아닐까요.
    ㅋㅋ

  10. 초콜릿의 원운동은 가능합니다. 초콜릿이 “충분히” 무거우면 중력에 의해서 쌍성계를 이룰 수 있고, 따라서 원운동을 할 수 있습니다. (그렇게 무거운 초콜릿을 먹었다가는 인체가 중력붕괴를 할지도 모르지만…중성자별 수준의 고밀도/고열량 초콜릿 아닐까 싶네요)
    아니면 자석이거나, 적당한 +/- 전하를 갖고 있거나…등등.
    단, DNA모형은 원통 모양을 유지하면서 돌아야 하는데 중력에 의한 회전은 그렇게 돌릴 수는 없죠.
    그 부분이 NG인것 같네요.

    Point of no return은 어차피 그게 개인용이기 때문에 경고등이 표시되는 시점은 51%가 맞다고 봅니다. (운반해야 할 질량이 변하는 상황을 상정하지는 않을테니깐요)
    물론 사람을 구해서 되돌아올 수 있는 한계는 2/3 남은 지점이 맞습니다.

    1. 블랙홀도 아니고 중성자성이라면….. 초콜릿처럼 작을 때 나타나는 물리적 문제가 도출될 것 같은데요. ^^

      음..조종판넬은 그럴지도 모르겠네요. ^^
      암튼 원래 저 글의 의도는 51% 이야기가 주된 이야기가 아니고, 우주에서의 상대속도와 가속도 문제가 주된 의도였는데, 어찌 엉뚱한 방향이 부각되면서 엉뚱해진 면이 있습니다. ㅎㅎㅎㅎ

  11. 음…우주공간에서는 동결건조되는군요.
    우주에서 동결건조시킨 커피를 맛보고 싶어집니다. 그냥 지구에서 동결건조시킨 인스턴트 커피와 같을까요? -_-;

    1. 커피도 동결건조시키나요? 커피를 별로 안 좋아하다보니…

    2. 인스턴트 커피 중에는 향을 보존하기 위해서 추출하여 얼린후 건조시키는 공법을 쓰기도 합니다.

  12. 핑백: melotopia

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