다음 6편은 제임스 웹 우주망원경의 업데이트 마지막 편으로 여러 가지 시운전들에 관해서 소개할 예정입니다. 많은 관심 부탁드립니다.
인류의 새로운 눈이 되어 줄 제임스 웹 우주 망원경은 현재 무엇을 하고 있을까? 제임스 웹 우주망원경의 발사부터 현재까지 진행된 사항들을 종합하고 앞으로 예정된 계획을 정리해본다.
기기 시운전을 위한 모든 준비가 완료된 제임스 웹 우주 망원경
미국 동부 표준시(EST)로 2022년 4월 28일, 미 항공 우주국(NASA)의 커뮤니케이션 담당자 타데우스 케사리(Thaddeus Cesari)는 제임스 웹 우주 망원경(JWST: James Webb Space Telescope)의 모든 정렬 과정이 완료되었다고 발표했다. (관련 영상 바로 가기)
JWST 팀은 총 7개의 정렬단계 중 마지막 단계를 완료함과 동시에 회의를 열었고 처음부터 모든 정렬단계를 전체적으로 검토하기 시작했다. JWST 팀은 4개의 과학 장비들이 매우 선명하며 초점이 잘 맞는 이미지를 촬영할 수 있음을 확인했으며, 따라서 다음 과정인 시운전 단계(commissioning)를 위한 준비과정에 돌입할 수 있음을 확인했다. NASA 고다드 우주 비행 센터의 광학 망원경 구성 요소 관리자 리 파인버그 박사(Dr. Lee Feinberg)는 성공적으로 정렬이 완료된 망원경의 시험 이미지는 인류의 우주 탐험 의지를 보여준다고 감회를 밝혔다.
각 과학 장비의 시야에서 선명하게 초점이 맞춰진 별의 이미지는 망원경이 이미 완전히 정렬되었으며 초점이 완벽히 맞춰져 있음을 보여주고 있다. 참고로 NIRCam(위 이미지는 2 μm 파장 촬영), NRISS(위 이미지는 1.5 μm 파장 촬영) 및 MIRI(위 이미지는 7.7 μm 파장 촬영) 과학 장비는 별의 이미지를 얻기 위한 장비이며, NIRSpec과학 장비는 분광기이지만 보정을 위해서 1.1 μm 파장의 이미지 촬영이 가능하다. 마지막 과학장비는 Fine Guidance Sensor로 가이드 별을 추적하며 망원경의 포인팅을 도와주는 장비이다. © NASA/STScI
정렬과정이 성공적으로 마무리 되었기에 JWST의 거울은 이제 완벽히 초점이 맞으며 빛을 각종 과학 기기로 향할 수 있게 도와준다. 또한, 과학 기기들은 전달되는 빛을 통해서 천체 이미지를 성공적으로 촬영할 수 있다. 물론 앞으로도 주경 세그먼트들에 대한 미세 위상 조정(Fine Phasing: JWST 거울 및 미세 정렬 작업 5번째 단계로 이미 성공적으로 진행되었지만, JWST의 전체 수명 동안 계속해서 꾸준히 진행될 예정)과정은 주기적으로 진행될 예정이다. (관련 글 바로 가기) 대략 이틀에 한 번씩 지속적인 유지 관찰이 진행되며 이를 통해서 거울 정렬을 모니터링하게 된다. 필요할 경우 미세 위상 조정 및 조절이 무작위로 시작될 예정이다.
보다 낙관적인 점은 망원경의 광학 성능이 엔지니어들의 기존 예측보다 더 뛰어나다는 점이다. Ball Aerospace의 JWST 파면 감지 및 제어 관련 담당 과학자인 스캇 악톤 박사(Dr. Scott Acton)는 자신 일생 절반을 바치며 역할을 성공적으로 마무리 지은 감회를 밝히며 이미 촬영된 이미지들은 우주를 보는 방식을 근본적으로 바꾸었다고 주장했다. 또한 그는 세상 사람들이 JWST 망원경을 통해서 우리 근처 수많은 우주 천체를 관측하길 소망한다고 밝혔다.
이제 시운전 단계만 남았다
JWST 팀은 5월부터 대략 2개월로 예정된 과학 기기의 시운전을 진행할 예정이다. JWST의 과학 기기들은 렌즈, 마스크, 필터 등 맞춤형 장비가 장착된 매우 정교한 탐지기들로 여러 다른 목적으로 설계되었으며 각 기기가 목표로 하는 과학을 수행할 예정이다. 시운전 단계에서는 여러 다양한 테스트를 통해서 4가지 모든 과학 기기들이 관측에 대한 준비가 모두 완료되었는지 최종 확인하게 된다.
한편 기본적으로 예정된 기간 동안의 연료만을 가지고 운행해야 하는 JWST 우주망원경은 대략 5-10년 정도의 예상 수명을 가지고 있다. 지구에서 멀지 않은 궤도를 돌고 있기에 우주 비행사가 직접 수리 및 업그레이드를 할 수 있었던 허블 망원경과는 다르게, JWST 우주망원경은 원격 수리만 가능하며 원료가 바닥남과 동시에 수명이 끝나게 된다. 하지만 JWST의 발사 후 궤도 조정 및 정렬 과정이 순조롭게 진행이 되었기에, 위 단계에서 쓰였어야 할 연료 중 상당수가 절약되었다. 따라서 연료의 여유분이 생겼고 JWST의 예정된 수명보다 더 긴 시간을 통해서 우주를 관측할 전망이다.
시운전과 함께 시작될 JWST의 열 안정성 테스트
JWST의 거울들이 최종 작동 온도로 천천히 냉각되고 있는 동안 관측팀은 망원경의 열 안정성 테스트를 준비하고 있다. JWST 망원경에 장착된 5중 선쉴드는 망원경과 과학 기기를 시원하게 유지하고 있으며 태양, 지구 및 달빛으로부터 보호한다. 따라서 기본적으로 선쉴드가 없으면 JWST는 적외선 우주를 관측할 수 없다. 또한 차가운 망원경과 광학기기를 위해서 냉각과정 및 여러 조절 장치도 필요하다.
예를 들어서, JWST가 어떠한 천체를 관측할 목적으로 포인팅을 하며 움직이게 된다면 태양으로부터의 각도도 변경된다. 이때 망원경의 온도에 작은 변화가 생길 수 있다. 여러 예기치 못한 변수들 역시 JWST의 온도를 변화시킬 수 있기에 열 안정성 테스트는 매우 중요한 작업이라고 할 수 있다.
JWST 관측 프로젝트 과학자인 에린 스미스 박사(Dr. Erin Smith)에 따르면 열 안정성 테스트는 먼저 JWST를 의도적으로 움직여서 (“자세”를 바꾼다고 표현함) 태양을 향하거나 혹은 멀어지는 각도(혹은 Pitch라고 부름: 보통 -5도에서부터 +45도 사이에 놓이게 됨) 변화시켜 온도 변화를 유발하게 된다. 이를 통해서 열 안정성 및 포인팅 성능 등을 측정하게 된다. 가장 뜨거운 온도를 유발하는 자세는 0도이며 이때는 태양이 선쉴드를 직각으로 비추고 있게 된다. 가장 차가운 온도를 유발하는 자세는 +45도이다.
Pitch에 따라서 달라지는 JWST의 자세의 예시. 가장 뜨거운 자세(위: Pitch -5도)와 차가운 자세(아래: Pitch +45도) © NASA/STScI
열 안정성 테스트를 시작하기 위해 JWST 팀은 0도 Pitch에서 5일 동안 유지한다. 이때 JWST팀은 포인팅 작업 동안의 안정성, 광학 파면 오류, 그리고 기기에 포함된 각종 장치로 인해 발생하는 모든 진동의 기준을 측정하게 된다. 위 기준 측정이 완료되면 JWST 망원경의 자세는 약 +40도의 Pitch로 변경된다. 이를 통해서 망원경 자체의 열 안정성을 측정하기 하는데, 기본적으로 12시간마다 망원경의 안정성을 모니터링하며 이러한 작업이 여러 과학 장비에 미치는 영향을 조사하게 된다.
스미스 박사에 따르면 JWST 망원경은 기온이 안정될 때까지 한랭한 상태로 일주일 이상을 보낼 것이라고 한다. 이후 다시 한번 각도를 변경시키며 FGS, NIRISS 그리고 NIRCam 등 3가지 과학 장비를 이용한 포인팅이 안정한지 확인하게 된다. 변화하는 열 환경이 중적외선 기기에 어떻게 영향을 미치는지 이해하기 위해서 MIRI 장비에서는 두 자세 모두 모니터링이 진행될 예정이다. 위 작업은 여러 시운전 준비 활동을 포함하여 공식적인 시운전 활동들과 함께 진행될 예정이다.
NASA 고다드 우주 비행 센터의 수석 프로젝트 과학자인 조나단 가드너 박사(Dr. Jonathan Gardner)와 행성 과학 프로젝트 담당자 스테파니 밀람 박사(Dr. Stefanie Milam)에 따르면 관측팀은 망원경이 열적으로 매우 안정되게 거동하며 열 안정성은 매우 좋은 수준을 보일 것이라고 예측한다. 하지만, JWST는 기본적으로 매우 민감한 망원경이기에 성능을 최적화할 수 있을 때야 비로소 최고의 성능을 보여줄 것이다. 따라서 복잡한 열 모델의 실제 보정은 매우 중요한 작업으로 평가된다.
JWST의 시운전 상상도 © NASA/ESA/STScI
* 모든 시간은 동부 표준시를 기준으로 작성되었음을 알려 드립니다.
[이전 편 : 제임스 웹 우주 망원경은 현재 무엇을 하고 있을까? (1) 보러 가기]
[이전 편 : 제임스 웹 우주 망원경은 현재 무엇을 하고 있을까? (2) 보러 가기]
[이전 편 : 제임스 웹 우주 망원경은 현재 무엇을 하고 있을까? (3) 보러 가기]
[이전 편 : 제임스 웹 우주 망원경은 현재 무엇을 하고 있을까? (4) 보러 가기]
(5989)
로그인후 이용 가능합니다.
'붉은 행성' 화성에서 고대 생명체 흔적을 확인하기 위해 로버가 활동 중이지만 이를 찾아내는 것이 예상보다 훨씬 더 어려울 수 있는 것으로 나타났다. 이 로버들은 약 5㎝를 드릴로 뚫고 토양과 암석 시료를 채취하는데, 화성 표면에 내리쬐는 우주선(線)으로 고대 생명체 흔적이 있었다고 해도 모두 분해돼 적어도 2m 이상 파고들어야 하는 것으로 제시됐기 때문이다. 미국 항공우주국(NASA)에 따르면 고더드 우주비행센터의 알렉산더 파블로프 박사가 이끄는 연구팀은 화성 환경 조건을 만들어 고대 생명체의 증거가 될 수 있는 아미노산의 분해를 실험한 결과를 과학저널 '우주생물학'(Astrobiology)에 발표했다.
지구온난화로 기온이 억제 목표인 산업화 이전 대비 2℃ 이상 오르면 절정을 찍고 다시 떨어진다고 해도 이후에도 수십년에 걸쳐 생물다양성을 위협할 것이라는 비관적 전망이 나왔다. 지구촌이 합의한 기온 상승 억제 목표를 최종적으로 달성해도 중간 과정에서 이를 넘어서면 파괴적 영향이 이어지는 만큼 일시적으로라도 이를 넘어서지 않도록 시급한 조치가 필요하다는 것이다.
전남대학교는 허민 교수(지구환경과학부·한국공룡연구센터장)연구팀이 익룡의 군집 생활을 증명해 주는 발자국 화석을 세계 최초로 발굴했다고 28일 밝혔다. 연구팀은 최근 중생대 백악기에 만들어진 전남 화순군 서유리 공룡 화석지에서 2∼6㎝ 크기의 익룡 발자국 350여개가 무더기로 남아있는 화석들을 발견했다. 발견 당시 익룡 발자국들은 거의 빈틈이 없을 정도로 빽빽하게 밀집돼 있으며, 앞·뒷발이 선명하게 보일 만큼 보존 상태도 양호한 것으로 나타났다.
과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국과학창의재단은 과학종합캠프인 '제1회 청소년과학대장정'에 참가할 중학생 100명을 28일부터 다음 달 13일까지 모집한다고 27일 밝혔다. 과학대장정은 우주·항공 분야와 기후·에너지 분야 등 2개 주제로 진행되며, 학생들은 8월 9일부터 13일까지 4박 5일간 전국 출연연, 대학, 기업, 과학관, 공공기관 등을 탐방한다.
남아프리카공화국 요하네스버그에서 북서쪽으로 약 40㎞ 떨어진 '스테르크폰테인(Sterkfontein) 동굴'은 인류의 공통 조상인 오스트랄로피테쿠스 속(屬) 화석이 가장 많이 발굴돼 '인류의 요람'으로 알려져 있다. 1936년 첫 발굴이후 '미시즈 플레스'(Mrs. Ples)와 '리틀 풋'(Little Foot) 등 인류사 연구에 중요한 단서가 된 화석들이 잇달아 나왔으며 1999년 유네스코 세계문화유산에 등재되기도 했다.
잉여 영양분을 세포 안에 축적해 살이 찌게 하는 '백색 지방세포'를 영양분을 태워 없애는 '갈색 지방세포'로 바꾸는 방법을 국내 연구진이 찾아냈다. 울산과학기술원(UNIST)은 생명과학과 고명곤 교수팀이 전북대 안정은 교수팀과 공동으로 TET(Ten-eleven translocation) 단백질을 억제하면 백색 지방세포가 갈색 지방세포화 되고, 기존 갈색 지방세포는 더 활성화돼 열량 소비를 촉진한다는 사실을 발견했다고 26일 밝혔다.
'유유상종'(類類相從)이라는 말처럼 몸에서 나는 냄새가 비슷한 사람끼리 서로 알아보고 친구가 될 가능성이 높다는 과학 연구 결과가 나왔다. 또 친구를 맺은 사람들이 낯선 사람들보다 체취가 비슷할 가능성이 높으며, 냄새 판별 기기인 전자코(eNose)를 통해 체취를 확인하면 서로 낯선 두 사람이 친구가 될 수 있는지도 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 흔히 '케미가 맞는다'라는 말을 많이 해왔는데 실제로 후각 차원에서 화학(chemistry)이 작용하는 셈이다.