질량폭격 입자 빔 텅스텐

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Popular Science 2004. 06. 01, Rod From God - Space-launched darts that strike like meteors

요약하자면 궤도상에 적당한 크기의 물건을 올 려놓아 이것이 갖는 운동에너지를 이용하여 공 격을 한다는 개념입니다. 최대한 관통력을 높이 기 위해 밀도 높은 재질(열화우랴늄 또는 텅스 텐)과 이상적인 모양(길죽한 막대기 모양)으로 만들어져 적당한 고도에 배치하는 물건입니다.

궤도상 질량폭격의 위력은 어느정도인가?

궤도상 질량폭격의 자세한 공학적 위력은 생략 하도록 하겠습니다. 다만 이전 포스팅과 마찬가 지로 Space Weapons, Earth Wars를 주 레퍼 런스로 하여 논의를 하도록 하겠습니다. 전문이 공개되어 있으므로(..돈주고 산 난 뭔가-_-;) 원 하시면 찾아보실 수 있습니다. 각종 수치 역시 이 책에서 인용하였습니다.

궤도상 질량폭격의 장점은 다음과 같습니다.

1. 막대한 운동에너지에 의한 강력한 위력(관통 력) 2. 짧은 도달시간으로 인한 대응시간 부족

대체로 신의 지팡이 개념에 의하면 지표 도달시 간은 약 15분입니다. 속도는 초속 11km(이는 아폴로 11호 우주선의 지구 재돌입 속도와 같습 니다)에 이르게 되며, 그 크기를 고려할 때에 요 격은 거의 불가능하다고 할 수 있지요.

그럼 무기로서의 위력은 어느정도일까요? 물론 폭발무기가 아니므로 핵폭발 같은 대규모의 폭 발은 없습니다. 탄체의 형태에 따라 다른 위력을 나타내지만(이는 아래에서 다시 논의하겠습니 다.) 일반적으로 운동에너지는 아래쪽으로 집중 됩니다. 그 막대한 에너지로 인해 접촉한 직후 지표는 플라즈마 상태로 기화하며 이는 순간적 으로 핵폭발과 같은 위력을 가져옵니다. 그럼에 도 불구하고 방사능은 제로.

궤도상 질량폭격은 무적의 궁극 무기인가?

이처럼 많은 매체에서 최종병기, 슈퍼웨폰으로 논의되는 궤도상 질량폭격무기이지만, 물론 문 제점도 있습니다. 그리고 이러한 문제점 때문에 앞서와 같은 운석폭격 이야기도 나오고 하는 것 입니다. 대략 다음과 같은 문제점이 크게 고려됩 니다.

1. 단일탄체를 이용한 질량폭격이므로 파괴력 이 제한된다. 2. 궤도상에 스테이션으로 운용하므로 대위성 요격에 취약하다. 3. 탄체를 궤도에 올리는 비용의 효율성 문제.

우선 2와 3의 문제부터. 2의 문제는 얼마전 중 국의 대위성요격미사일의 경우에서 보여지는 문제입니다. 더이상 논의할 건덕지가 없어 보입 니다. 3도 마찬가지. 케로신(등유)으로 움직이 는 오늘날의 로켓으로 무거운 돌덩어리를 궤도 상에 올리는것은 참 에너지적으로 비효율적인 무기입니다.

하지만 무엇보다도 첫 번째 문제에 대해 생각할 필요가 있습니다.

우선 고려해야 할 점은 탄자를 무슨 모양으로 만 들 것이야는 문제입니다. 지표에 커다란 크레이 터를 만드는 운석을 보면 절대로 길죽한 모양이 아닙니다. 이처럼 크레이터를 만들기 위해서는 (이는 앞서 논의한 운석폭격의 경우와 같은 논 의입니다.) 적절한 지름과 크기가 만들어져야 합니다. 그러나 이 경우에는 에너지 집중이 힘들 지요. 반면 신의 지팡이와 같은 길쭉한 형태의 경우, 에너지는 수직방향으로 집중되지만, 반면 에 마찬가지 이유로 인해 탄자는 땅속으로 파고 들어갈 뿐입니다.

일반적으로 지름 1미터의 텅스텐 구(球)를 가정 할 경우, 운동에너지는 오직 34%만이 보존될 뿐 입니다.(질량의 99퍼센트가 보존된다고 가정할 경우) 지름 75센티미터자리의 경우에는 24%의 에너지가 보존될 뿐이며, 지름이 50센티미터짜 리가 되면 오직 11%의 에너지만이 보존됩니다. 대부분의 손실되는 에너지는 대기와의 마찰열 로 날아가게 됩니다.

게다가 제아무리 텅스텐에 방열판을 도배한다 고 하더라도 지구 대기를 뚫고 들어오기란 쉽지 가 않습니다. 텅스텐은 고밀도 물질이지만 초속 11km의 속도라면 이조차도 녹아내리게 됩니 다. 결국 질량폭격이 시작되는 순간부터 질량이 줄어들기 시작한다는 중대한 문제점이 있지요. 경우가 약간 다르긴 하지만 질량 275톤짜리 미 르 우주정거장도 '흔적도 없이' 사라졌다는 점을 상기하시기 바랍니다.

다음 문제. 그렇다면 이렇게 지표에 도착한 탄체 는 어느 정도의 파괴력을 가질까요. 100kg짜리 텅스텐 막대기가 TNT 수톤의 위력을 낸다고 생 각하면 그것은 오산입니다. 다음 표는 초속 11km, 60도의 각도로 낙하하는 텅스텐 구 (Tungsten Sphere)의 위력을 비교한 것입니다. (출처는 동일, 다만 약간 생략해서 씁니다.)

초기 지름(cm) 초기 질량(metric tons) 충격력(TNT tons) 50 10 17 75 34 124 100 80 422

물론 상대성 이론에 따라 초기 질량이 늘어날수 록 파괴력도 증가합니다. 그러나 80톤짜리를 떨 어뜨려도 충격력은 422TNT tons에 불과합니 다. 물론 이 80톤짜리 텅스텐 구가 가벼운 것도 아닙니다. 새턴V의 탑재량이 '불과' 150톤 규모 라는 점을 상기할 필요가 있습니다.

이같은 이유는 모두 탄체가 지나치게 가까운 거 리에서 낙하를 시작한다는 데에서 문제가 발생 합니다. 1997년 10월 9일에 미 서부에서 관측 된 암석 운석은 고도 36km에서 폭발하였는데, 2m의 지름과 20t의 질량으로 TNT 500톤의 파 괴력을 가져왔다는 점을 다시 상기해 본다면, 에 너지 효율면에서 심각한 고려를 해 보아야 합니 다.

결론

궤도상 질량폭격병기는 이상적인 벙커버스터이 지만, 핵무기를 대체하는 '안전한 전략무기'로 활용될 수 있는지 가능성에 대해서는 회의적입 니다. 이것이 앞서 운석폭격에 대한 논의가 이루 어진 이유이기도 합니다. 궤도상 질량폭격무기 는 충분히 빠르고, 에너지를 집중할 수 있지만, 그럼에도 불구하고 지나치게 가까운 거리에서 낙하한다는 것과, 지구 대기가 지나치게 두껍다 는 점으로 인해 그 파괴력은 제한됩니다. 물론 좁은 지점에 에너지를 집중하기에는 충분한 위 력이지만, 광범위한 면적에 타격을 가할 수는 없 다는 점이지요. 결과적으로 만약 이러한 질량폭 격병기가 배치된다 하더라도 이는 전술적으로 사용될 여지가 크다고 볼 수 있겠습니다.