June 24,2019

거울 이어붙여 만든 초대형 반사경

큐브샛 레이저로 '안내별' 역할…비용·시간 절감 가능

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큐브샛을 이용한 초대형 반사경 상상도  ⓒ 크리스틴 다닐로프/MIT 제공

큐브샛을 이용한 초대형 반사경 상상도 ⓒ 크리스틴 다닐로프/MIT 제공

천문학자들이 지금까지 확인한 외계행성은 3천900여개에 달한다. 대부분은 별 앞을 지날 때, 이른바 ‘천체면 통과(transits)’ 때 별빛이 줄어드는 것으로 그 존재를 확인하고 거리와 크기 등을 측정해 왔다.

그러나 외계행성에 산소나 물이 있는지, 생명체의 다른 흔적이 있는지 등 더 자세한 내용을 확인하려면 지금보다 더 성능이 좋은 큰 망원경이 필요하다.

천문학계에서 학수고대하는 ‘제임스 웹 우주망원경(JWST)’은 18개의 6각형 거울을 이어붙여 직경 6.5m의 대형 반사경을 갖게된다.

1990년에 발사돼 혁혁한 공을 세운 허블 우주망원경의 경우 광학 망원경이라 단순 비교하기는 어렵지만, 반사경만 놓고 볼 때 2.4m로 JWST의 약 3분의 1 수준에 불과하다.

JWST가 이미 몇차례 연기되고, 비용이 100억달러 가까이로 눈덩이처럼 불어나고 있지만 기대를 접지 않는 것은 이를 통해 추정으로 그치거나 불확실했던 관측이 더 명확해 질 것으로 기대하기 때문이다.

과학자들은 JWST를 넘어 거울 조각이 100개 이상 되는 직경 15m 초대형 반사경을 가진 우주망원경도 구상하고 있다.

하지만 이런 꿈의 망원경이 실현되려면 초대형 반사경을 구성하고 있는 거울조각들을 우주 환경에서 하나로 된 것처럼 안정적으로 유지하는 것이 필요했다. 망원경의 전자 부품이나 거울의 움직임에 한치라도 오차가 생기면 측정 결과는 전혀 엉뚱하게 나올 수 있기 때문이다.

과학자들은 수소 원자 직경의 4분의1에 불과한 10피코미터(1조분의 1미터) 내에서 완벽하게 정지된 상태여야 정확한 측정 결과를 얻을 수 있을 것으로 보고 있다.

18개의 6각형 거울을 이어붙이는 JWST  ⓒ NASA 제공

18개의 6각형 거울을 이어붙이는 JWST ⓒ NASA 제공

이런 난제에 대해 미국 매사추세츠공대(MIT) 항공·우주비행학 박사후 과정의 이완 더글러스 연구원이 구두상자 크기의 큐브샛을 함께 발사해 레이저로 ‘안내별(guiding star)’역할을 하게 함으로써 안정성을 확보할 수 있다는 논문을 국제학술지 ‘천문학 저널(Astronomical Journal)’ 최신호에 실었다.

지상에서 망원경으로 관측할 때 실제 별을 안내별로 이용하다 1990년대 이후에는 고출력 레이저를 상층 대기층에 발사해 인공별을 만들어 사용해 왔는데 이런 개념을 우주공간으로 확장한 셈이다.

더글러스 박사 연구팀은 이 큐브샛이 관측 대상 인근이 아니라 우주망원경을 향해 레이저 빛을 지속적으로 쏘아 각 거울들이 안정성을 유지하는 준거틀로 이용할 수 있다고 설명했다.

더글러스 박사는 이런 레이저 유도 안내별이 기존 기술로도 가능하며, 이를 통해 시간과 비용을 절약할 수 있을뿐만 아니라 우주망원경을 더 유연하게 디자인할 수 있다고 보도자료를 통해 밝혔다.

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