프로펠러 카트 블랙버드, 순풍에서 바람 속도의 2.8배로 달려 기록을 세우다

2001년, 한 친구가 애널리스트 릭 카발라로에게 범선이 자유롭게 떠다니는 기구보다 순풍 방향의 한 지점에 먼저 도달할 수 있느냐고 물었다. 그의 벡터 분석은 '그렇다'였고, 그는 이를 육상 버전으로 구체화했다. 바퀴에 기어로 연결된 프로펠러가 마치 나사산 막대 위의 너트처럼, 날개가 공기를 헤치고 나아가는 속도만큼 정확히 전진하도록 구속된 구조 — 원통형 행성의 양쪽에서 서로 반대편으로 풍상(風上)을 향해 나아가는 두 척의 상상 속 범선인 셈이다. 그는 이 문제를 무선조종 헬리콥터와 카이트서핑 포럼에 두뇌 퍼즐로 올렸고, 인터넷은 그를 멍청이라고 불렀다.

이 아이디어는 그 설전보다 오래된 것이었다. 1940년대에 미시간 대학의 한 학생이 같은 문제와 동일한 해법을 제시했고, 그 논문은 1960년대 더글러스 항공사에서 다시 나타났다. 그곳에서 풍동 엔지니어 앤드루 바우어는 수석 공기역학자 아폴로 M.O. 스미스와 1달러를 걸고 카트를 제작했으며, 목격자들의 증언에 따르면 잠시 바람을 앞질렀다. 카발라로는 계속 밀어붙였다. 존 보턴, 산호세 주립대 항공우주학과, 그리고 조비 에너지와 구글의 후원으로 팀은 1000시간이 넘는 시간을 들여 블랙버드를 제작했다 — 높이가 거의 25피트에 이르고 프로펠러 지름이 17피트인 기체였다.

회의론자 중에는 이 장치를 사기라고 선언한 『메이크』지도 있었다. 2010년 7월 엘 미라헤 건조 호수에서 북미 육상 요트 협회(NALSA) 관측자들이 지켜보는 가운데, 블랙버드는 비공식적으로 여러 차례 바람 속도의 3배를 넘었고, 공인된 기록은 순풍에서 바람 속도의 2.8배로 확정되었다. 가장 명쾌한 증명에는 호수가 필요 없다. 바람 속도에 도달하면 카트 위의 공기는 정지 상태이므로, 빠른 러닝머신 위에서 앞으로 걸어 나가는 카트는 정의상 바람을 앞지르는 것이다.

바퀴로 프로펠러를 구동하면, 카트는 지면과 바람 사이의 지렛대가 된다

모두가 풍력 차량은 순풍에서 바람을 앞지를 수 없다고 '알고' 있었다. 이 설계는 프로펠러 날개를 원통형 행성 위에서 풍상을 향해 나아가는 두 척의 범선으로 재해석함으로써 승리한다.

두 가지 힘의 평형이 이를 결정한다. 바퀴는 지면 속도에서 10마력을 지불하고, 프로펠러는 얇은 상대 맞바람에 맞서 2마력으로 같은 추력을 되돌려준다.

이 주장은 반증 가능했고 세 가지 독립적인 방식으로 검증되었다 — 포럼 논쟁, 이동식 바닥 러닝머신, 그리고 관측자들이 지켜보는 계측된 NALSA 기록 주행이다.

바우어의 1960년대 증명은 문서화가 빈약했기 때문에 거의 아무도 설득하지 못했다. 2010년 팀은 그 시연을 부인할 수 없게 만들었고, 그것이 발명에서 빠져 있던 나머지 절반이었다.

지렛대 길이가 긴 곳에서 동력을 얻고, 짧은 곳에서 그것을 써라. 많은 '불가능한' 결과는 물리학의 오류가 아니라 장부상의 오류다 — 불가능을 선언하기 전에 힘의 평형을 적어 보라.

블랙버드를 사기라고 불렀던 『메이크』지는 발행인이 기록 주행을 지켜본 뒤 팀에 후속 기사를 써 달라고 초청했다. NALSA가 공인한 바람 속도의 2.8배 기록은 카트에 신뢰를 부여했지만, 저자들은 독자들 사이에서 논쟁이 계속되었다고 언급한다. 이 결과는 또한 반세기 전 더글러스 항공사에서 거의 기록이 남지 않았던 바우어의 1달러 내기를 소급해서 입증했다.