질량류 기술 (inc. 우주 분수들 그리고 궤도 링들)

가속된 발사체 또는 입자의 흐름을 사용하여 운동량을 전달하거나 대형 구조물을 지지하는 기술.

거대 입자를 이용한 운동량 전달은 테라젠 스피어에서 널리 사용되는 기술로, 빔라이더 네트워크와 부스팀 발사 시스템, 그리고 동적 지지 방식의 대형 메가구조물 건설에도 활용된다. 이러한 시스템은 전력 고장에 취약해 보일 수 있지만, 실제로는 매우 안전하고 신뢰할 수 있다. 응용 분야는 다음과 같다:

• 가스 행성이나 별 주위에 초행성 거주 구체를 건설하고, 아래쪽에서 건설자가 원하는 수준의 중력을 만들어낸다.
• 행성 주위에 궤도 고리를 건설하고, 이를 이용해 약 400-800km 길이의 짧은 스카이훅을 지탱하여 지상-궤도 이동을 제공한다.
• 질량 흐름 네트워크를 구축해 태양계 안에서 차량이 빠르게 이동하도록 한다. 차량은 흐름에 자기적으로 결합하여 "탑승"한다.
• 이 기술을 극한까지 밀어붙이면 수십 년 안에 행성은 물론 별까지 옮길 수 있다.

가장 일반적인 형태의 질량 흐름은 단순한 철 펠릿이지만, 일부 시스템은 더 특이한 질량체를 사용한다. 적절히 개조한 성간 투석기 질량 가속기는 이러한 흐름을 포획하고 투사하는 완벽한 시스템이 된다.

질량 흐름 기술은 MPA에서 널리 사용된다. 때로는 롭스트롬 루프나 우주 분수(Space Fountain)의 순수한 공학적 아름다움 자체가 미적 감각을 자극해 건설을 부추기기도 한다.

질량 스트림 기술 - 예시

우주 분수 - 우주 분수는 자기장으로 가둔 거대한 입자 순환류로 이루어지며, 높은 구조물을 지탱한다.


우주 분수는 폐쇄 루프 안에서 상당한 질량을 가진 포획 입자들을 밀어 올리는 연속 질량 가속기를 포함한다. 이러한 입자들은 자기장의 영향을 강하게 받는 물질로 구성되거나 코팅되어야 한다. 입자들은 타워 하단에서 위로 발사된다. 상승하는 동안 전자기 장치가 입자들을 제어하고 부분적으로 감속시켜 전기와 일정한 양력을 함께 만들어낸다. 입자들이 꼭대기에 도달하면 대형 편향 자석이 다시 아래로 방향을 돌린다. 이때 방향 전환에서 생기는 힘이 타워 꼭대기를 지탱한다. 입자 빔은 마찰을 피하기 위해, 특히 행성 대기의 하부에서 진공 튜브 내에 포함되어야 한다. 우주 분수는 우주 접근 수단으로 자주 쓰이지만, 타워의 꼭대기는 궤도 속도로 이동하지 않으므로 테더 기술, 반응 추진 또는 질량 가속기와 같은 다른 가속 방법을 사용하여 페이로드를 궤도에 올려야 한다.
우주 분수는 재래식 재료가 압축이나 인장만으로 감당할 수 있는 규모를 넘어서는 행성 구조물을 지탱하는 데 쓰일 수 있다. 궤도 링과 세계초월 월드(Supramundane world)와 같은 진정으로 큰 구조물은 중력을 가진 모든 천체의 표면 위에 건설할 수 있다.

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동적 압축 부재 - 우주 분수 기술을 사용하여, 구조적 강도만으로는 붕괴할 메가구조물 요소를 지탱하는 매우 강한 지지 '빔'을 구성할 수 있다.
우주 분수 기술은 구조물 내부에서 소위 동적 압축 부재로 사용되어 추가 강도를 제공하고, 비동적 방식으로는 불가능한 높이까지 건설할 수 있게 한다. 우주까지 멀리 뻗어 있는 거대한 건물들은 때때로 분수를 내부 지지체로 사용하여 행성 표면에 건설된다. 동적 압축 부재는 우주에서 자체 중력에 맞서 큰 구조물을 지탱하고, 광범과 자기 돛 시스템을 강화하는 데 사용될 수 있다. 대형 빔라이더 선박은 종종 여러 질량 스트림으로 강화된 범을 가지고 있다.

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동적 궤도 링 - 종종 궤도 링이라고 불리는 동적 궤도 링은 질량 빔 운동량 전달 기술을 더 발전시킨 응용으로, 정보 시대(Information Age)에 Paul Birch가 처음 제안했다. 연속적인 자성 입자 스트림이 행성 주위의 궤도에 배치되고, 스트림 질량을 궤도 속도보다 빠르게 가속하는 전자기 장치로 둘러싸인 튜브에 포함된다. 스트림은 더 높은 궤도로 이동하려고 시도하면서 순 힘을 바깥쪽으로 가하지만, 튜브와 전자기 제어 시스템에 의해 제약되어 질량 스트림을 행성 쪽으로 다시 리디렉션하여 페이로드를 지원하는 데 사용할 수 있는 링의 순 바깥쪽 힘을 생성한다.

실제로 지구형 세계 주위의 전형적인 원형 궤도 링은 밀도가 높은 물질의 연속적인 링으로 구성되며, 종종 규산염 유리 섬유 후프나 케이블로, 외부가 강자성 또는 상자성 물질로 코팅되어 있다. 그러나 더 큰 링, 타원형 또는 그 밖의 불규칙한 링은 개별 질량 입자로 구성된 질량 스트림을 사용하며, 이는 더 유연한 배열이다.

궤도 링은 적도 주위에 위치할 필요가 없다. 측면 가속을 통해 세차 운동을 제어할 수 있어 링이 어떤 경사각도 가질 수 있다. 여러 링이 중첩되면, 점차적으로 소위 '실 공' 구성으로 구체를 구성할 수 있다. 격자 모양의 x-y-z 구성으로 더 많은 링을 추가하면 결국 행성 위의 초세속(Supramundane) 구조물이나 별 위의 초항성(Suprastellar) 구조물을 형성할 수 있다. (초세계(Supermundane World) 및 인공 행성 참조) Noovelean 나무는 행성을 둘러싸고 있으며 덩굴 같은 엘리베이터를 지상까지 늘어뜨리는 우주 내성 식물이다. 호보 사피엔스속과 아라네아 코스모이의 진화된 거미류는 궤도 링(Orbital ring)에서 지상까지 뻗은 거미줄 같은 엘리베이터로 유명하며, 이는 거미 군락과 다른 종들을 위한 서식지를 지탱한다.

질량 스트림 기술은 운송(차량이 질량 스트림에 결합되어 스트림과 같은 방식으로 가속되지만 스트림 외부에서 작동)과 냉각(물체가 질량 스트림에 열을 전달하면 원격 위치에서 에너지를 우주로 방출)에도 사용될 수 있다. 두 응용 분야 모두 Kiyoshi 다이슨 쉘의 Xi Scorpii 시스템에서 광범위하게 사용된다.

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수프라셸과 인공 행성 - 수프라셸은 일반적으로 행성이나 항성을 둘러싸고 있으며, 인공 행성은 일반적으로 이 목적을 위해 생성된 소형 블랙홀을 감싸고 있다.


이러한 구조물들은 궤도 링 배열로 구성되며, 하중을 견디는 지형 표면으로 덮여 있다.

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롭스트롬 루프 - 연결된 자기 유닛의 연속 스트림을 사용하여 화물을 대기 위로 올리고 궤도로 발사하는 동적 발사 시스템이다.


롭스트롬 루프는 Keith Lofstrom의 이름을 따서 명명되었으며, 그는 원자력 시대 후기/정보화 시대 초기에 Launch Loop 개념에 대한 최초의 상세한 계산을 제시했다. 이 시스템은 금속 리본 형태의 연결된 체인을 매우 빠른 속도로 자기적으로 가속시켜 리본이 땅에서 떠오르게 하며 안정화 케이블로 고정해야 한다. 스트림은 우주의 가장자리, 일반적으로 약 80km 상공에 유지된다. 상단에서 루프는 2000km 동안 수평으로 달리며, 화물이 궤도 속도까지 가속될 수 있게 한다. 금속 링크의 연속 스트림은 그런 다음 지상으로 내려와 큰 루프 모양의 가속기에 의해 반전된다. 그런 다음 스트림은 다시 상공으로 보내져 원래 지상 기지로의 여정을 반복한다.

수직 엘리베이터는 화물을 서쪽 끝으로 올려 궤도 속도로의 가속을 시작하게 한다; 루프는 발사에만 사용되며, 롭스트롬 루프가 사용되는 세계에서는 일반적으로 하강하는 트래픽에 대기권 제동이 사용된다.

루프 구조는 대량의 운동 에너지를 포함하지만, 점진적으로만 올려지기 때문에 완성 시 손실을 보상할 만큼의 에너지만 필요하다.

최초의 Loop은 대추방 동안 GAIA에 의해 건설되었으며, 지구 대피라는 거대한 과업을 돕기 위해 당시 건설된 많은 것 중 첫 번째였다. 많은 중간 기술 세계들은 완전한 규모의 우주 엘리베이터를 사용할 수 없을 때마다 발사 루프를 사용한다. 유사한 상황에서 사용되는 또 다른 시스템은 로토베이터이다.

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부분 궤도 링 시스템 - 롭스트롬 루프와 유사하게, PORS는 양 끝에 편향 자석이 있는 궤도 링의 일부로만 구성된다.


다리들은 한 대륙에서 다른 대륙까지 바다를 가로질러 멀리 뻗어 있는 여러 세계에 건설되었다; PORS 시스템은 대기 위에 화물 가속 시스템을 지탱하는 데 사용되는 경우 지상에서 궤도로의 접근에도 편리하다.