제 개인적인 생각으로는 기계식 셔터로는 거의 불가능 하지 않을까 싶습니다. 전자식 셔터로는 소자만 가능하다면 충분하다고 생각이 듭니다. 현재 캐논의 디지털캠코더 XL 1s 도 제원상으로 최대 셔터스피드가 1/15,000 으로 되어 있습니다.
수년 전에 필카로 위와 같은 정지화상 찍는 사람이 소개된 적이 있는데, 셔터로 찍는게 아니라, 고속 플래쉬를 이용해서 찍었던 기억이 납니다. 즉, 셔터는 열어둔 상태에서 플래쉬만 고속으로(짧은 시간동안만) 발광 시키는 것이죠.

검색을 해보지는 않았지만, 지금 생각해 보니 기계식으로도 전혀 불가능해 보이지는 않네요. 톱니바퀴 형태의 셔터를 만들고 이를 필름과 함께 고속으로 돌리면서 촬영하면 가능하리라 생각이 듭니다. ^^;

초당 2억 프레임까지 찍는 사진기도 있다는군요. 사진기라고 불러야할지 모르겠지만. 예전에 다큐멘터리에서 보니 셔터가 매우 짧기 대문에 조명이 엄청나게 밝더라고요.

싱글 샷의 경우, 소위 스트로보로는 총알처럼 아주 빠른 것을 정지시키는 게 쉽지 않습니다. 그 경우, 깜깜한 곳에서 셔터를 열어두고, 아크(arc) 방전을 이용하여 만든 섬광으로 영상을 정지시키더군요. 예전에 피터슨즈 포토그라피 책에서 그걸 전문으로 찍는 사진가의 멋진 영상들을 본 적이 있는데, 대단했습니다. 수만 볼트의 고압을 건 두 개의 카본 막대의 끝이 뾰족하게 만들어져 있는데, 총알이 사과 등을 꿰뚫는 순간에 아크 방전이 일어나게하는 장치를 사용하고 있었습니다. 영상의 선명도는 저 위 동영상과는 전혀 다른 극사실적인(너무 극명해서 거의 초현실적인 장면으로 보일 정도) 것이었습니다.

위에서 말한 것 같은 (Ultra/Super) High Speed Photograpy는 아래 사이트에서 구경해 보실 수 있습니다.
http://www.rit.edu/~andpph/exhibit-3.html

35mm 기계셔터는 1/12000까지 가능하다던가요..
1dmk2는 1/8000까지 되더군요.
고속 스트로보는 1/100000 정도라고 들었는데..