Could we steal the power of a black hole? - Fabio Pacucci

번역: Jiwon Lee 검토: DK Kim

Imagine a distant future when humans reach beyond our pale blue dot,

인류가 작은 지구를 벗어나는 먼 미래를 상상해보세요.

forge cities on planets thousands of light-years away,

수천 광년 떨어진 행성들에 도시를 건설하고

무역과 수송이 가능한 은하망을 구축하는 모습을요.

and maintain a galactic web of trade and transport.

What would it take for our civilization to make that leap?

인류 문명이 이같은 큰 발전을 이루기 위해 뭐가 필요할까요?

There are many things to consider— how would we communicate?

많은 부분을 고려해야 하는데, 예를 들어, 어떻게 의사소통을 할까요?

What might a galactic government look like?

은하 정부는 어떤 형태일까요?

And one of the most fundamental of all:

가장 기본적인 질문은 이것입니다.

where would we get enough energy to power that civilization—

그 문명을 움직이기에 충분한 동력을 어디서 얻을 수 있을까요?

its industry, its terraforming operations, and its starships?

산업을 건설하고, 지구처럼 만들고, 우주선을 띄우기 위해서요.

An astronomer named Nikolai Kardashev proposed a scale

우주비행사 니콜라이 카르다셰프는

문명 진화에 따른 에너지 수요 증가를 숫자로 나타낼 단위를 제안했습니다.

to quantify an evolving civilization’s increasing energy needs.

In the first evolutionary stage, which we’re currently in,

현재 우리가 있는 첫 번째 진화 단계에서는

planet-based fuel sources like fossil fuels,

행성 내에서 얻을 수 있는 화석 연료 같은 자원과

solar panels and nuclear power plants

태양열 발전과 원자력 발전으로

are probably enough to settle other planets inside our own solar system,

태양계 내부의 다른 행성에 정착하기에 충분합니다.

but not much beyond that.

하지만 그 이상은 어렵습니다.

For a civilization on the third and final stage,

마지막이자 세 번째 단계에서

expansion on a galactic scale would require about 100 billion times

은하계 규모의 확장을 위해서는

태양이 매초 발산하는 385요타 줄보다

more energy than the full 385 yotta joules our sun releases every second.

1000억 배 이상 더 많은

에너지가 필요합니다.

Barring a breakthrough in exotic physics,

물리 법칙을 어기는 것은 제외한다면

there’s only one energy source that could suffice:

감당할 수 있는 에너지원은 단 한 가지뿐입니다.

a supermassive black hole.

초대형 블랙홀이죠.

It’s counterintuitive to think of black holes as energy sources,

블랙홀을 에너지원으로 보는 것은 상식적이지 않지만,

but that’s exactly what they are, thanks to their accretion disks:

블랙홀의 강착 원반 덕분에 확실히 가능합니다.

circular, flat structures formed by matter falling into the event horizon.

이것은 사상의 지평선으로 떨어지는 물질들이 만드는 회전 평면입니다.

Because of conservation of angular momentum,

각운동량 보존법칙 때문에,

particles there don’t just plummet straight into the black hole.

거기에서 입자들은 블랙홀로 그냥 떨어지는 것이 아니라

Instead, they slowly spiral.

천천히 나선형으로 돌게 됩니다.

Due to the intense gravitational field of the black hole,

블랙홀의 강력한 중력장 때문에,

these particles convert their potential energy to kinetic energy

입자들은 위치 에너지를 운동 에너지로 바꾸면서

as they inch closer to the event horizon.

블랙홀 쪽으로 조금씩 다가갑니다.

Particle interactions allow for this kinetic energy

입자 간의 상호작용은 이 운동 에너지를

to be radiated out into space

우주로 방출하게 만드는데

at an astonishing matter-to-energy efficiency:

물질 에너지 전환 비율이 놀랍습니다.

6% for non-rotating black holes, and up to 32% for rotating ones.

회전하지 않는 블랙홀에서는 6%이고

회전하는 블랙홀에선 32%에 이릅니다.

This drastically outshines nuclear fission,

이것은 핵분열을 가볍게 제칩니다.

currently the most efficient widely available mechanism

핵분열은 현재 가능한 방법 중에서는 가장 효과적으로

to extract energy from mass.

물질에서 에너지를 추출하는 방법입니다.

Fission converts just 0.08% of a Uranium atom into energy.

핵분열은 우라늄 원자의 0.08%를 에너지로 바꿉니다.

The key to harnessing this power may lie in a structure

이 동력을 이용할 해결책은 이 구조물에 있을 수 있습니다.

devised by physicist Freeman Dyson, known as the Dyson sphere.

물리학자 프리먼 다이슨이 고안한 다이슨 구입니다.

In the 1960s, Dyson proposed that an advanced planetary civilization

1960년대에 다이슨은 진보한 행성 문명이

could engineer an artificial sphere around their main star,

그들의 항성 주위를 인공적인 구로 둘러싸서

capturing all of its radiated energy to satisfy their needs.

모든 복사 에너지를 모아서 사용할 것이라고 주장했습니다.

A similar, though vastly more complicated design

훨씬 더 복잡하지만 비슷한 설계를

could theoretically be applied to black holes.

이론적으로는 블랙홀에도 적용할 수 있습니다.

In order to produce energy, black holes need to be continuously fed—

블랙홀이 에너지를 생산하려면 연료가 지속적으로 필요합니다.

so we wouldn’t want to fully cover it with a sphere.

그래서 블랙홀을 구로 전부 덮으면 안 됩니다.

Even if we did, the plasma jets that shoot from the poles

만약 전부 덮었다 해도 초대형 블랙홀의 극에서 뿜어져 나오는 플라스마 제트가

of many supermassive black holes

would blow any structure in their way to smithereens.

그 앞에 놓인 어느 구조라도 산산조각낼 것입니다.

So instead, we might design a sort of Dyson ring,

대신에 다이슨 고리를 만들 수 있습니다.

made of massive, remotely controlled collectors.

무선 조종으로 에너지를 모으는 거대한 장치입니다.

They’d swarm in an orbit around a black hole,

그것들은 블랙홀의 주위에 위치합니다.

perhaps on the plane of its accretion disk, but farther out.

강착 원반과 같은 평면이지만 더 멀리 떨어진 곳이죠.

이 장비들은 거울 같은 판을 사용하여

These devices could use mirror-like panels

to transmit the collected energy to a powerplant,

모은 에너지를 발전소나 저장용 배터리로 보냅니다.

or a battery for storage.

We’d need to ensure that these collectors are built at just the right radius:

수확 장치는 적절한 크기로 만들어야 합니다.

too close and they’d melt from the radiated energy.

너무 가까우면 복사 에너지로 녹고

Too far, and they’d only collect a tiny fraction of the available energy

너무 멀면 가능한 에너지 중 아주 작은 양만을 모을 것입니다.

and might be disrupted by stars orbiting the black hole.

게다가 블랙홀 주변을 도는 별들의 방해를 받을 수 있습니다.

We would likely need several Earths worth of highly reflective material

적철석 같은 성능 좋은 반사 소재가 지구의 몇 배만큼 있어야

like hematite to construct the full system—

전체 시설을 건설할 수 있습니다.

plus a few more dismantled planets to make a legion of construction robots.

또한 수많은 건설 로봇을 만들려면 행성 몇 개를 더 허물어야 합니다.

Once built, the Dyson ring would be a technological masterpiece,

건설이 완성되기만 하면 다이슨 고리는 기술적 걸작으로서

powering a civilization spread across every arm of a galaxy.

은하 곳곳에 뻗어나간 문명에 에너지를 공급해줄 것입니다.

This all may seem like wild speculation.

이 얘기가 전혀 터무니없게 들릴 수 있습니다.

But even now, in our current energy crisis,

하지만 심지어 현재 에너지 위기 상황에서도

we’re confronted by the limited resources of our planet.

우리는 지구의 한정된 자원에 부딪혔습니다.

New ways of sustainable energy production will always be needed,

지속가능한 에너지를 생산하는 새로운 방법은 항상 필요합니다.

especially as humanity works towards the survival

인류가 생존과 기술적인 진보를 위해 노력하는 상황에서는 더욱 그렇습니다.

and technological progress of our species.

아마도 저 멀리 어떤 문명이 이미

Perhaps there’s already a civilization out there

that has conquered these astronomical giants.

초대형 블랙홀을 정복했을지도 모릅니다.

We may even be able to tell

아마도 블랙홀의 빛이 주기적으로 어두워지는 것을 보고

by seeing the light from their black hole periodically dim

as pieces of the Dyson ring pass between us and them.

다이슨 고리가 있음을 알게 될 지도 모릅니다.

Or maybe these superstructures are fated to remain in the realm of theory.

혹은 이런 구조물들은 이론적으로만 존재하는 것일 수도 있습니다.

Only time— and our scientific ingenuity— will tell.

시간과 우리의 과학적 능력만이 그 답을 알려줄 것입니다.