아바타에는 성간 이동을 위한 우주선이 필수적이기에 영화 초반에는 우주선의 모습을 영상으로 볼 수 있다. 아직은 우리 인류에게는 성간 이동을 할 수 있는 기술이 제대로 마련되지 않았지만, 언젠가는 다른 태양계로 여행을 하는 시대가 올 수 있을 것이다. 그 때 우주선은 어떤 형태를 갖게 될지를 아바타 영화를 통하여 상상해 보는 것도 재미있다.
제임스 카메론의 우주 모험
아바타는 판도라에서만 발견되는 매우 가치 있는 광물인 언옵타늄을 찾아 나서는 경제집단이 나온다. 이들의 우주 여행에 필수적인 우주선은 에너지를 얻기 위하여 다양한 기술을 결합한 우주선을 설계하였다.
특히 필요한 물질-반물질 반응을 합리적인 시간 내에 억제하는 데 도움을 주기 때문에 이 우주선 건설의 핵심이다.
매우 타당한 설정이디.
우리는 최근 센타우루스자리 알파 A 주위를 돌고 있는 잠재적으로 거주할 수 있는 행성을 발견했다.
Potentially habitable exoplanet candidate spotted around Alpha Centauri A in Earth's backyard
Alpha Centauri A may have its own habitable-zone planet.
www.space.com
아바타는 대부분 초현실적인 외계인에 관한 것이었지만, 인간 침략자들이 사용한 우주선과 차량 또한 매우 인상적이었다.
인간이 악당으로 나오는데 이들의 도구일 수도 있지만 아바타의 우주선은 멋있어 보인다는 것을 인정해야 한다.
James Cameron의 거대한 공상과학 세계는 살아있다.
아바타 2와 3은 이미 촬영되었고 5개의 계획된 속편 중 첫 번째 <아바타:The Way of Water?는 마침내 2022년 12월 16일에 개봉했다. 두 번째 편은 2년 뒤 2024년 12월 20일에 출시될 예정이다.
ISV(Interstellar Vehicle Venture Star) 성간이동 우주선, 벤처스타
영화에서 보는 최초의 인공 창조물은 아바타의 우주선은 매우 중요하다.
벤처 스타는 지구와 판토라가 있는 센타우루스자리 알파 시스템 사이의 4.37광년 거리를 6.75년간 이동해야 한다.
ISV는 지구와 판도라간 공급망에 사용되는 10개의 우주선 중 하나이다.
겉보기에는 우주정거장처럼 보이지만, 성간 여행을 위하여 작동되도록 설계되었다.
벤처 스타는 최소 77년 동안 운영되어 왔다. ISV 브래드버리와 벤처 스타는 2084년 판도라에 첫 ROVR 착륙을 했다.제이크 설리를 판도라로 데려온 2148-2154년 항해를 포함하여 지난 수십 년간 판도라를 몇 차례 왕복한 것으로 보인다.
영화에서 언급되었듯이, 지구와 판도라 사이의 여행은 광속의 70% 속도로 이동하여 5년 이상이 걸리기 때문에, 각 벤처 스타는 상당한 양의 화물과 100명 이상의 승객을 실어 나르고, 여행 내내 냉동 잠에 빠져 잠든 승객을 관리하는 승무원이 교대로 잠들어 있다.
광속의 70% 속도로 이동하기 위하여 초기 가속은 약 6개월 동안 이루어진다. 그 속도는 판토라에 다가가면 한 달 동안 더 감속하여 거의 6년이 소요된다. 하지만 상대성원리가 적용되어 6.75년의 지구 시간은 승무원의 관점에서 시간 연장으로 인해 5년 밖에 걸리지 않는다.
ISV 벤처 스타는 여러 종류의 추진력을 사용하며, 이 모든 추진력은 지구와 판도라 사이의 성간 여행 과정에서 사용된다.
Venture Star의 특징
✈ 순항속도: 210,000km/초(광속의 70%, 즉 0.7c).
✈ 최대가속: 1.5g (g: 중력가속도, 지구의 중력가속도는 약 9.8m/s^2)
✈ 화물 적재량: 판도라에서 지구까지 350 톤
ISV 벤처 스타는 여러 종류의 추진력을 사용하며, 이 모든 추진력은 지구와 판도라 사이의 성간 여행 과정에서 사용하였다.
- 2개의 물질 반물질 엔진
물질 반물질 엔진은 성간 우주선은 태양계와 항성체 사이의 경제적이고 (상대적으로) 빠른 이동에 필요한 속도에 도달하기 위해 엄청난 양의 추력을 필요로 한다.인간은 약 2세기 동안 발전하고 신뢰할 수 있는 물질 반물질 기반 추진 시스템을 만들었다.물질-반물질 반응은 아인슈타인의 유명한 공식 E = mc2에 따라 물질을 에너지로 완전히 변환시킨다.반물질(아바타에서는 수소-반수소를 사용)은 거의 완벽한 진공상태에서의 자기장 속에 있고 절대 0도에 가까운 온도로 냉각된 고밀도 원자 구름으로 순환한다.반물질과 물질(일반 수소)이 함께 모이면 서로 소멸하고 엄청난 양의 에너지를 생성하는데, 이는 배기 플룸을 형성하기 위해 초강력 자기장에 의해 제어되어야 한다.이러한 에너지의 광자는 질량이 없지만 운동량을 가지고 있으며, 그 방출은 우주선을 가속시키는 추진력을 제공한다. 엔진을 떠나기 전에 수소 원자를 플라즈마에 주입함으로써 추가적인 추력을 얻을 수 있다. 배기가스 플레어는 용접 아크보다 100만 배 밝은 백열 플라즈마로 길이는 30킬로미터가 넘어 인류 역사상 가장 화려한 인공 광경 중 하나로 여겨진다. - 광자 돛 1개
광자 돛은 지구에서 온 고체 분자 레이저에서 나오는 광자 빔 형태로 지구에서 판도라로 가는 외향 가속 단계에 사용한다.
이 배의 물질 반물질 엔진은 판도라로 접근하는 감속 단계에 사용되며, 그 후 배는 마지막 몇 백만 km를 항해한다.지구로 돌아가려면 순서가 반대로 된다.판도라나 지구에 충분히 가까이 있을 때, 행성 기동 엔진은 낮은 델타-v 궤도로 이동하게 된다. - 퓨전 PME(Planetary Mobiling Engine) 1개
지구로부터의 광자 전력은 외향 가속 단계를 위한 것이며, 선박의 하이브리드 핵융합/물질 반물질 전력은 판도라 접근 단계에서의 감속 단계를 위한 것이다.지구로 돌아오기 위해 순서를 바뀌 사용한다.
엔진은 두 개의 트랙터 구성으로 대칭으로 배열되어 있다.우주선의 세로축에서 몇 도 벗어나 바깥쪽으로 기울어져 있어 배기 기둥은 우주선의 구조를 우회한다.이는 추력 효율에 대한 약간의 손실을 초래하고 선체는 엔진의 열 복사로부터 보호하기 위한 것이다.
많은 양의 방사선을 방출하는 엔진으로부터 우주선에 있는 거주자를 보호하기 위해 매우 긴 트러스(trus)가 필요하기 때문에, 압축 하중을 위해 설계된 기존의 공간 프레임 트러스라면 그러한 구조는 엄청나게 거대할 것이다.그러나 카본-나노튜브 복합 인장-트러스는 필요한 길이를 질량의 10분의 1로 만들었다.
기본적으로 판도라로 향할 때 감속 연소를 위해 180도 회전하기 위해 수행해야 하는 피치 오버 기동을 포함하여 배가 조종할 수 있는 충분한 비틀림 강성을 가진 견인 케이블로 된 것이다.
여기서 다시 한번 벤츠스타의 ISV(Interstellar Vehicle Venture Star) 우주선 모습을 보자.
승무원 25명, 승객 100명
승무원 25명
이 우주선의 기능은 3중으로 강화된 방사능 강화 컴퓨터를 사용하여 대부분 자동화되어 있지만, 모든 기능에 대해 비상 수동 제어를 제공한다. 최소한의 승무원들로 구성하였고 모든 전문분야에서 교차 훈련을 받는다.각각 5명씩 5명의 승무원이 14개월간의 투어에 종사하고 있으며, 항해의 균형을 위해 정지된 상태로 있다.
이러한 질량의 낭비는 21세기 중반 우주 임무의 경험으로 인해 불가피하게 되었다. 승무원들은 1년 동안 밀실에 감금된 후 심리적으로 안정함을 증명했다.인간 승무원의 주된 기능은 동력 및 추진 시스템과 저온 보존 상태의 승객들을 감시하는 것이다.인간은 자동 모니터에 비해 매우 정교한 시스템을 갖추고 있음에도 불구하고 이상 징후를 알아차릴 수 있다.
승객 100명
승객들은 여행 기간 동안 어떠한 공기, 물, 음식 또는 다른 자원도 필요로 하지 않도록 저온 보호구역에 놓여 있다.일반적인 아웃바운드 승객은 RDA 직원, 부대원 및 아바타 운영자의 대체 승객이다.입국 승객은 교대 근무를 마친 승객으로 한정된다.불행하게도, 반송 인력의 비용은 판도라에서 치료될 수 없는 의학적 문제를 가진 아직 계약 중인 개인들을 돌려보내는 것을 막고, 그래서 그들은 그곳에서 안락사된다.이 정책의 유일한 예외는 고위 RDA 임원만이다.