대부분의 SF물에서 우주선의 추진기로 사진과 같은 형태의 물건을 본적이 있을 것이다.
원형으로 된 추진기에서 푸른색 불꽃이 후면으로 나오는 이 물건은
사실 SF에만 있는 것도 아닌데다가 심지어 1970년대에 만들어진 기술이다.
우주개발 경쟁이 한창이던 냉전시대
소련은 이 같은 형태의 "홀 효과 추력기(Hall-effect thruster)" 를 만들었고
이 기술은 냉전이 끝나고 2022년이 된 지금까지도 사용되고 있다.
물론 그 성능은 SF에 나올법한 초대형 우주선의 메인엔진으로 쓸 수는 없는데
홀 효과 추력기는 기본 추력 자체가 낮은 대신 연비가 매우 좋은 시스템이기 때문이다.
이러한 높은 연비는 궤도상에서 오래 떠있어야 하며
미세한 컨트롤을 필요로 하는 인공위성에서 매우 중요한 기술로
일론 머스크의 스타링크 위성도 저 홀 효과 추력기를 사용한다.
문제는 이 홀 효과 추력기에 대해 아직도 인류가 이해 못하는 부분이 많다는 것이다.
어떤 원리로 이 추력기가 작동하는지에 대해서는 완성 당시부터 알고 있음에도 불구하고
왜 이런 성능이 나오는지,
어떻게 해야 최고 성능을 낼 수 있는지에 대한
과학적인 분석이 거의 불가능하다는 것
원리 자체는 고전 물리학으로도 계산이 가능하기 때문에
초기 과학자들은 이 추력기의 추력을 계산했을 때 당황했다.
추력기의 성능이 계산보다 너무 높게 나왔던 것,
일반적인 경우 이론보다 성능이 좋게 나오면 좋지만
우주에서 미세한 성능 차이는 큰 결과로 이어지기 때문에
이런 계산으로는 추력기를 만들 수 없었다.
그래서
머리와 손으로 하는 계산을 때려치우고
컴퓨터 시뮬레이션을 하려 했더니 이번에는 밀도가 너무 낮아
일반적인 맥스웰 - 볼츠만 분포를 쓸 수가 없었다.
그 이후로도 다양한 가정들이 나왔지만
그 어떠한 가정도 홀 추력기의 오차 성능을 계산이나 시뮬레이션 할 수 없었고
현대에 이르러서는
"이렇게 만들어 보니 더 좋은 성능을 내고 있음"
이라는 비행의 원리랑 똑같이 실험 데이터 기반의 설계로 만들어지고 있다고 한다.
출처 : https://twitter.com/lougrims/status/1516013489722216450
(플라즈마 로켓 엔지니어)
근황은
https://bbs.ruliweb.com/community/board/300143/read/66487281
그동안 어떻게 설계해야 효율이 잘 나오는지
그 원리를 전문가들도 도무지 알 수가 없어서
예전 기술 중 그나마 성능이 나은걸
계속 답습해서 쓰고 있었는데
AI CPU 설계처럼 슈퍼컴으로 학습시켜서
시뮬레이션을 통해 고효율의
설계를 뽑을 가능성이 생김
-여담으로 현재 실증된 이온 엔진 비행기는 사람이 탑승하는 것이 불가능한 소형 모형이며,
그 모형의 비행시간은 10초, 비행거리는 60m이고 그나마도 자력 이륙이 불가능해서 발사장치까지 필요하기에,
막말로 종이비행기 수준에 불과하다. 그럼에도 그 '비싼 장난감'에 불과한 것이 이렇게 중요하게 취급되는 이유는
이미 인류는 122년 전에 장난감 가게 아저씨들이 만들어낸 12초 간 36m를 비행하는 게 고작이었던 장난감이
어떻게 진화했는지 알고 있기 때문이다.- 나무위키 中에서
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비행도 원리 이해 못한채로 풍동 실험 결과값으로 비행하는데 뭐
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원리는 알지...방정식의 일반해를 못찾는거지
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인류는 122년 전에 장난감 가게 아저씨들이 만들어낸 비행물체가 어떻게 진화했는지 안다는 글귀가 개멋있네
(IP보기클릭)112.168.***.***
(구)중력같은거구만 원시시대때부터 왜 땅으로 떨어지는건진 몰라도 어느정도 속도로 땅으로 떨어지는건 아니까 걍 쓰는...
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아니 슈퍼컴퓨터 ai조차도 원리 분석까지는 접근도 못하고 시뮬레이션으로 고효율 아웃풋을 뽑아내는 정도라고? 무슨 미래에서 온 사람이 던지고간거 아냐?
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분명 실재하는데 수학으로 증명 불가능한 물리현상이 생각보다 많다고 들음.
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이러니 저러니 해도 다음 세대의 인간은 ai가 아닐까...
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아니 슈퍼컴퓨터 ai조차도 원리 분석까지는 접근도 못하고 시뮬레이션으로 고효율 아웃풋을 뽑아내는 정도라고? 무슨 미래에서 온 사람이 던지고간거 아냐?
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비행도 원리 이해 못한채로 풍동 실험 결과값으로 비행하는데 뭐 | 25.03.23 01:07 | | |
(IP보기클릭)218.155.***.***
정신세상
원리는 알지...방정식의 일반해를 못찾는거지 | 25.03.23 01:10 | | |
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그런거 많아 타이레놀도 왜 먹으면 두통이 사라지는지 모름 | 25.03.23 01:12 | | |
(IP보기클릭)61.99.***.***
아 저것도 원리는 아는 거지 그러면 말을 잘못했네 암튼 | 25.03.23 01:13 | | |
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너무도 출력이 미약해서 분사되는 에너지관측이 어려울 정도라 진공 무중력하에서 영원히 조금씩 가속시키는 용도로 쓰는 중 | 25.03.23 01:32 | | |
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원리를 정확히 안다고하면 또 틀림 1+1이 대학원수준가면 2가아닌경우도 있는거처럼 | 25.03.23 01:32 | | |
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가장 잘 알려진 건 COX차단을 통한 프로스타글란딘 억제인데 이것도 완벽히 설명은 몬하니까... | 25.03.23 01:46 | | |
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https://youtu.be/mAfjmGMp43w 이 글이 어느정도 과장된 측면도 있음 일반적인 경우에선 이론해가 비교적 잘 성립하고, 극단적인 경우에서만 좀 안맞는 거지 그런 경우 희박기체 유동해석 중에 입자 하나하나 추적하는 무식한 방식으로 컴퓨터 시뮬레이션 돌려서 구하는 경우도 있고 양력이랑 마찬가지임. 음속 이하 영역대는 잘 설명할 수 있는 이론이 많음. 초음속도 일반적인 경우는 충분히 예측할 수 있고(대부분 학부 과정을 넘어 대학원 과정쯤 가야 배우겠지만) | 25.03.23 15:17 | | |
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이러니 저러니 해도 다음 세대의 인간은 ai가 아닐까...
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인류는 122년 전에 장난감 가게 아저씨들이 만들어낸 비행물체가 어떻게 진화했는지 안다는 글귀가 개멋있네
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'출처 나무위키'마저도 흠 역시 여러사람이 쓰니 좋은 문장도 나오구나 하게 만드는 ㅋㅋ | 25.03.23 01:17 | | |
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(구)중력같은거구만 원시시대때부터 왜 땅으로 떨어지는건진 몰라도 어느정도 속도로 땅으로 떨어지는건 아니까 걍 쓰는...
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찾아보니까 같은 원리를 활용하는 거네 ㄷㄷ | 25.03.23 01:21 | | |
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그것이 이온엔진 이니까 | 25.03.23 01:33 | | |
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분명 실재하는데 수학으로 증명 불가능한 물리현상이 생각보다 많다고 들음.
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이거 보고 나무윾키가서 이온 엔진 쳐봤는데 이설명 보고 개터졌네 성인방귀 ㅅㅂ ㅋㅋㅋ | 25.03.23 01:20 | | |
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https://beast1251.tistory.com/248 1. 홀 센서란 무엇인가? 홀 센서는 자석의 자장을 감지하여 전기 신호로 변환하는 장치로, 1879년 미국의 물리학자 에드윈 홀(Edwin Hall)에 의해 발견된 홀 효과(Hall Effect)를 기반으로 동작한다. ㅇㅇ 마즘 | 25.03.23 01:18 | | |
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대표적으로 약학 이거 먹으면 이런 효과 있음! 원리는 몰?루 | 25.03.23 01:30 | | |
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흥! 홀 효과 추력기? 어려운 거 말하지 마! 😒 자기장으로 전자를 가두고, 추진제를 이온화해서 밖으로 뿜어내는 거잖아. 복잡하게 생각할 필요 없어! 바카밧카!! ✨ 그래도 장점은 연료 효율 좋다는 거 정도? 💖 | 25.03.23 01:24 | | |
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https://bbs.ruliweb.com/community/board/300143/read/69986857 그건 이거랑 더 비슷할듯 ㅋㅋㅋ | 25.03.23 01:39 | | |
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