1960 년대 초 우주 경주 동안 미국이나 소비에트 과학자들은 화성이나 금성과 같은 행성이 어디에 있었는지, 특히 우주선 내비게이션에 필수적인 정확성과 정밀도를 알았습니다. 희미하게 어리석게 들릴 수 있습니다. 그들은 물론 대략 를 알고있었습니다 우주선이 그곳에 도착했을 때 금성과 같은 목표가있을 것입니다. 그러나이 맥락에서 "대략적으로"는 10,000 또는 100,000km의 오프셋 일 수 있습니다. 행성 위치, 그들의 에페 메이드는 시간이 지남에 따라 궤도의 교정에 의존합니다. 그러나 제대로 수행하는 유일한 방법은 위도와 경도를 낮추기 위해 오래된 선원이 섬이나 해안선으로 바로 항해 해야하는 것처럼 직접 측정하는 것입니다.
.이 문제의 악명 높은 사례는 1961 년 초에 나왔습니다. 베네 레나 1 프로브의 소비에트 출시부터 시작하여 금성에 탐사선을 보내려는 계획이 시작되었습니다. 소비에트와 미국 과학자들은 비너스의 위치를 고정시키고 천문학적 단위를 개선하기 위해 경주하고있었습니다. (비너스에서 레이더 신호를 튀는 것은 지구에서 이것을하는 방법이었습니다.) 몇 달 동안 소비에트는 자랑스럽게 천문학적 단위의 금성 기반 측정 척도를 자랑스럽게 발표했습니다. 그러나 미국인들은 이것이 자신의 레이더 기반 측정과 약 10 만 킬로미터가 다르다는 것을 빨리 보았고, 아마도 새로운 행성을 감지했다고 제안함으로써 소비에트를 기뻐했습니다.
.돌이켜 보면, 소비에트 탐사선 (Soviet Probe)은 거리 측정 발표 당시 금성으로 날아 다니는 소비에트 탐사선 (Soviet Probe)이 이미 실패한 열 제어와 태도 제어 실패를 포함한 일련의 욕구를 겪었다. 그리고 비너스 근처에서 어딘가에 지나갔지 만, 우리는 그 시점에서 프로브와의 모든 커뮤니케이션이 중단 되었기 때문에 그 점수가 얼마나 나빴는지 정확히 알 수 없습니다.
.그러나 금성을 잘못 배치하는 것은 정말 비참했을 수 있습니다. Venera 1은 어쨌든 유용한 데이터를 얻지 못했을 정도로 너무 많이 놓쳤을 수도 있고, 불명예스러운 파괴를 위해 지구에 돌보아 왔을 수도 있습니다. 놀랍게도, 그러한 외상 적 교훈으로, 과학자들은 태양 시스템 물체의 에페 메이드를 더 잘 고정시키는 것에 대해 땀을 흘 렸습니다. 그럼에도 불구하고 엄청난 개선에도 불구하고 우주선과 행성 목표를 정확하게 찾는 근본적인 문제는 사라지지 않았습니다. 어떤 의미에서는 훨씬 더 심각 해졌습니다.
오늘날, 에페 메리 데스의 골키퍼 중 하나는 캘리포니아의 제트 추진 연구소입니다. 그것은 행성, 달, 혜성, 유성 스트림 및 소행성이 있다고 생각하는 위치에 대한 신중하게 선별되고 지속적으로 업데이트 된 데이터를 제공합니다. 일종의 농부의 almanac 행성 탐사를 위해. 그러나 우리가 더 멀리 갈수록 목표가 더 이국적 일수록 도전이 커집니다.
야심 찬 계획은 Alpha Centauri Star 시스템에 이르기까지 엄청나게 강력한 레이저로 추진 된 가벼운 돛으로 작은 "나노 크래프트"를 보내기 위해 초안을 작성하고 있습니다. 4 년이 넘는 광년이 걸리며 20 년 이상의 여행을 포함하며, 빛 속도의 20 % 또는 시간당 약 1 억 3,400 만 마일을 여행합니다. 다른 스타 시스템에서 적절한시기에 올바른 장소에 도달하는 문제는 명왕성과 같은 우리의 원격 외부 세계 중 하나에도 도달하는 것보다 훨씬 큽니다. 그리고 명왕성에 도착하는 것은 충분히 어려웠습니다.
2006 년에 기록적인 속도로 시작된 NASA의 New Horizons Probe는 9 년 이상, 거의 50 억 킬로미터 동안 명왕성 (목성의 중력 지원)으로 경쟁했습니다. 지구상의 망원경 측정과 명왕성 궤도 운동의 정교한 컴퓨터 모델링을 사용하여 하늘의 위치를 약 0.00014 도의 정밀도로 고정시킬 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 명왕성은 너무 멀리 떨어져있어,이 겸손한 불확실성은 약 13,000km의 위치 오류로 해석되며, 가까운 플라이비에서의 노력을 심각하게 방해 할만 큼 충분합니다. 일을 더 복잡하게하기 위해 우주선은 플루토늄으로 가득 찬 전기 생성기에서 나오는 고르지 않은 열 방사선으로 인한 탁월한 미묘한 힘으로 인해 궤적에서 예측하기 어려운 표류를 경험했습니다.
.New Horizons는 마침내 2015 년 7 월에 문자 그대로 발사와 도착 사이의 삶의 일부를 기다렸던 과학자들의 엄청난 구호와의 만남을 만들었습니다. 그것은 명왕성을 지나서 약 12,500km의 신중하게 선택된 분리를 횡령했습니다. 결국, 새로운 지평선이 명왕성을지나 올바른 경로에 가까운 곳을 지나서 프로브의 자체 카메라를 사용하여 세심한 위치 측정 및 코스 수정을 가져 왔습니다.
이제 명왕성을 Centauri Stars의 가장 가까운 곳과 비교하십시오. 그것은 우리가 약 32.19km 인 것으로 알고있는 총 속도로 태양에 비해 움직이고 있습니다. 그러나 0.01 킬로미터의 가장 중요한 수치는 6 백만 킬로미터가 조금 넘는 20 년의 임무 중에 축적 된 위치의 원시 불확실성으로 해석됩니다. 그리고 그것은 밝고 비교적 쉽게 연구되는 대상입니다. 시스템의 행성은 10 억 배의 어두워지고 고정하기가 훨씬 어려울 것입니다. New Horizons와 마찬가지로, 성간 프로브는 자신의 목표를 추적해야 할 것입니다. 지구와의 커뮤니케이션이 앞뒤로 튀어 오르는 데 몇 년이 걸리기 때문에 자율적으로해야 할 것입니다.
작은 우주선이 필요한 계산 툴킷 또는 감각 및 조향 용량을 수행 할 수 있는지 여부는 여전히 남아 있습니다. 밝은 별 자체는 우리 자신의 태양과 함께 탐색 신호를 형성하는 최고의 마커 일 수 있습니다. 미니어처 레이저 다이오드의 작은 펄스는 조작에 대한 추력을 제공 할 수 있으며, 아마도 열쇠는 수백, 수천의 나노 크래프트를 보내는 것입니다. 그러나 다른 비행 총알이있는 별이나 행성이라면 날아 다니는 총알을 잡으려고 할 때는 일이 잘못 될 수 있습니다.
수천 또는 수백만 킬로미터에 걸친 위치의 불확실성이 탐험가에게는 문제가 될 수 있음을 인식하는 것은 어렵지 않습니다. 친숙한 캔을 넘어서 우리의 범위를 확장하려고 노력하면 분명히, 물리적 현실을 차트하는 능력에 대해 용서할 수없는 요구를 분명히합니다. 그러나이 예는 또한 세상에 대한 우리의 개념에 대한 훨씬 더 깊은 진실을 초래하고, 우리가 어떻게 그것을 체계화하고 상호 작용하는지에 대한 더 깊은 진실을 초래합니다.
호기심 많은 것은 별과 행성의 물리학에 근본적인 특성이 있다는 것입니다. 이 뿌리는 중력 대상들 사이에서 역동적 인 혼란의 현상에 있습니다. 그리고 혼돈은 1880 년대 이래로 인정되었지만 1980 년대까지는 연구자들이 태양계에서 행성의 중력 구동 운동을 정확하게 시뮬레이션하기 위해 목적으로 만들어진 컴퓨터를 개발 한 것이 아니 었습니다. 우리가 살고있는 공간이 얼마나 혼란스러운 지 드러난 시뮬레이션.
수천만에서 수십억 년 동안 우리 태양계의 내용물의 움직임을 추적하면 밀리미터 수준에서 수은과 같은 행성의 위치의 변화는 모든 차이를 만들 수 있습니다. 당신은 상대적인 궤도의 미래 또는 내부 태양계가 불안정 해지거나 행성을 태양 또는 탈출 궤적으로 자극 공간으로 탈출하거나, 충돌 코스에 세상을 배치하는 미래의 미래로 끝날 수 있습니다.
.그러한 작은 변형이 근본적으로 다른 결과를 유발할 수 있다는 것은 대부분의 인간이 세상에서 어떤 예측 가능성을 기대하기를 바라고있는 것이 아닙니다. 이것은 우리가 종으로서 어려움을 겪고있는 것으로 보입니다. 우리가 현실이라고 부르는 것이 고정되어 있거나 적어도 플럭스에서 예측할 수 있다고 가정하는 것은 위안입니다. 거의 없습니다.
기계를 다른 세계, 심지어 다른 별들에게도 보내는 데있어서, 우리는 우리의 부정확성과 부정확성을 완전히 인정하는 것 외에는 선택의 여지가 없습니다. 자연의 법칙조차도 행성 궤도와 중력에 관계없이 전적으로 불완전한 측정, 또는 대수학의 논리와 상징적 조작의 특성, 후자는 인간의 마음과 기계를 통해“측정 된”것에 기초한 공제입니다. 놀라운 것은이 법이 우리가 물리적 세계의 측면을 모델링하고 예측하는 방법, 수천 년 동안 우리를 안심시키고 도움을 준 역량을 얼마나 잘 예측했는지입니다. 우리는 문제를 돌릴 수 있었으며 이제 불안정한 기상 조건과 불안정한 주식 시장에서 물론 행성에 이르기까지 자연을 가로 질러 발생 해야하는 혼돈의 종류를 예측할 수 있습니다.
.그것이 바로 한계에 대한 정직이 아름다운 이유입니다. 공간, 시간 및 이해의 경계를 넘을 수있는 방법을 찾을 수 있습니다. 1960 년대 금성과 다른 세계의 위치에서 파악한 로켓 과학자들은 아마도 깨닫지 못하는 방식으로 개척자였습니다. 그들은 단지 공허를 가로 질러 도달하지 않고 엄청나게 미끄러운 것들을 정확히 찾아 냈습니다. 그들은 우리가 현실 자체라고 부르는 것의 근본적인 본질까지 우리를 열었습니다.
Caleb Scharf는 천체 물리학 자, 뉴욕 콜롬비아 대학교의 천체 이사이며 인간과 기계 의식을 연구하는 연구소 인 yhousenyc.org의 창립자입니다. 그의 최신 책은 입니다 우주 우주 :거의 모든 것에서 거의 아무것도까지 우주 규모를 통한 서사시 투어. 트위터 @caleb_scharf에서 그를 따르십시오.
각주
1. Ulivi, P. &Harland, D.M.에서 그려진 설명. 태양계의 로봇 탐사 :1 부 :황금 나이 1957-1982 Springer-Praxis, New York, NY (2007).
2. Greene, K. Starshot 내부, Alpha Centauri에 작은 배를 쏘는 대담한 계획. MIT 기술 검토 (2019).
3. Scharf, C.A. 가장 빠른 우주선? Life, Unbounded Blogs.scientificamerican.com (2013).
4. Batygin, K. &Laughlin, G. 태양계의 동적 안정성. 천체 물리학 저널 683 , 1207-1216 (2008).
Lead Image :이 아티스트의 렌더링에서 시간당 31,000 마일의 우주를 통해 상처를 입은 New Horizons 우주선은 명왕성의 플루비에 대한 데이터를 수집 할 준비를합니다. 신용 :NASA / APL / SWRI
