외계행성 찾으러 성탄절에 우주로 떠나는 웹 망원경

먼 우주 더 효율적으로 관측 가능…'수리 불가능' 치명적 단점

크리스마스에 우주로 향하는 차세대 제임스 웹 우주망원경(JWST·웹 망원경)이 우주 탄생의 비밀과 외계 행성 존재 등 인류의 오랜 궁금증을 풀어 줄 ‘새로운 우주의 창’이 될 수 있을지 주목된다.

과학계는 웹 망원경이 30년 넘게 현역으로 활동 중인 허블 우주 망원경을 단순히 대체하는 수준을 넘어서 훨씬 상세한 우주의 모습을 지구로 보내줄 것으로 기대 중이다.

하지만 목표 수명이 10년으로 허블 망원경보다 짧은데다 지구에서 워낙 멀리 떨어진 곳에서 가동되므로 수리가 불가능하다는 단점이 있어 차세대 우주 망원경의 역할을 제대로 해낼 수 있을지 우려 섞인 시선도 존재한다.

◇ ‘인간이 만든 최고의 거울’ 달고 지구에서 150만㎞로 떨어진 곳으로

24일 미국 항공우주국(NASA), 유럽우주국, 캐나다우주국에 따르면이들이 만든 웹 망원경이 25일 오전 9시 20분(한국시간 오후 9시 20분) 프랑스령 기아나 쿠오루의 유럽 우주센터에서 우주로 향한다.

현재 웹 망원경은 테니스장 정도 크기의 태양 차단막과 지름 6.5m짜리 주경 등이 종이접기 하듯 차곡차곡 접힌 상태로 아리안5호 로켓에 실려 발사를 기다리고 있다.

웹 망원경의 주경은 육각형 거울 18개가 붙어있는 형태를 띠고 있다.

주경은 유리가 아닌 베릴륨(Be)으로 만들어졌다. 베릴륨은 극한의 환경에서도 변형이 잘 일어나지 않고 매우 가벼운 특성이 있다.

거울은 중적외선 반사를 잘 시키기 위해 금으로 코팅이 되어 있다. 다만 워낙 얇게 코팅이 되어 있어 금의 중량은 50g에 불과한 것으로 알려졌다.

5겹으로 이뤄진 태양 차단막은 태양 복사열을 막아 망원경을 차갑게 유지해주는 일종의 양산 역할을 한다.

한국천문연구원 양유진 박사는 지난 2일 한국과학기술한림원 주최로 진행된 웹 망원경 해설 강연에서 “웹 망원경의 주경은 인간이 만든 가장 훌륭한 거울 중 하나”라며 “이 거울이 우주의 끝을 바라보게 될 것”이라고 설명했다.

◇ 더 먼 우주 관측할 수 있지만 수명 5∼10년에 불과

웹 망원경은 허블 망원경이 우주에 배치되기 이전인 1989년부터 구상된 것으로 알려져 있다. 설계 변경 등 그동안 수많은 우여곡절을 거친 끝에 개발비도 눈덩이처럼 불어났다. NASA 등은 웹 망원경을 만드는데 약 100억 달러(11조8천500억원)를 넘게 투입했다.

막대한 비용과 시간이 투자된 웹 망원경의 가장 큰 장점은 가시광선보다 파장이 긴 적외선을 포착할 수 있다는 것이다.

과학자들은 웹 망원경이 성운과 먼지를 뚫고 우주 끝에 있는 1세대 별과 은하, 태양계 밖 외계행성 등을 관측할 수 있을 것으로 기대 중이다.

지표면에서 약 550km 위의 궤도를 1시간 30분마다 한 번씩 돌면서 사진을 찍는 허블 망원경과 달리, 웹 망원경은 지구에서 150만km 떨어진 ‘라그랑주 포인트'(L2)라고 불리는 지점에서 태양을 등진 채 지구와 같은 공전 주기로 태양 주변을 돌면서 우주를 관측할 수 있다.

웹 망원경의 위치가 이렇게 선정된 것은 해당 위치가 지구와 태양 사이에서 중력과 구심효과 등이 균형을 이뤄 안정성이 높은 지점이기 때문이다.

연세대학교 천문우주학과 변용익 교수는 “적외선에 특화된 웹 망원경은 먼 우주를 효율적으로 관측할 수 있게 해줄 것”이라며 “국내에서도 웹 망원경을 이용한 관측 프로젝트에 참여하고자 하는 연구진이 많을 것”이라고 24일 설명했다.

웹 망원경의 치명적 단점은 ‘수리 불가능’이다. 수명이 허블 망원경보다 짧다는 점도 문제다. NASA는 웹 망원경이 5∼10년 정도 활동할 수 있을 것으로 예상 중이다. 계획상 첫 6개월은 조정 작업 등에 쓰일 예정이며 그 후부터 정상적인 관측 데이터를 받을 수 있다.

허블 망원경은 설계 수명이 15년 정도에 불과했지만, 그동안 우주왕복선을 이용해 5차례에 걸쳐 개보수하면서 수명을 거의 두 배로 늘리는 데 성공했다.

변 교수는 “허블 망원경과 달리 웹 망원경은 한번 발사하면 수리가 불가능한 먼 우주에 자리를 잡는다”며 “웹 망원경이 기대한 만큼 깨끗한 영상을 보내주지 않을 가능성도 있다”고 설명했다.

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