"우주의 시작 '빅뱅'을 본다"...허블 100배 성능의 '제임스웹' 카운트다운
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"우주의 시작 '빅뱅'을 본다"...허블 100배 성능의 '제임스웹' 카운트다운
  • 한익재 기자
  • 승인 2017.07.29 09:02
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10조짜리 차세대 우주망원경 '제임스 웹'이 수많은 시행착오를 거치며 내년말 발사를 앞두고 있다.

제임스웹 프로젝트는 1990년대 중반, NASA는 '보다 빠르게, 보다 우수하게, 보다 저렴하게'라는 슬로건 아래 저비용-고효율 우주망원경 제작에 착수하면서 시작됐다. 이 프로젝트에 드는 예산을 500만 달러, 한화로 약 60억 원 정도로 잡았다.

나사의 완벽주의는 2005년에 예산이 35억달러로 늘더니 지금은 10조원짜리 프로젝트로까지 덩치가 커졌다. 발사 일정이 2007년, 2009년, 20010년으로 계속 연기되면서 눈덩이 처럼 예산이 불었던 것이다. 미국 단독 프로젝트에서 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA)에도 도움을 요청했다.

우여곡절을 거쳐 제임스웹은 2018년 10월에 발사 예정이다.제임스웹이라는 명칭에서 제임스웹은 나사의 제2대 국장으로 재직하면서 아폴로 프로그램 성공에 큰 역할을 한 인물이다.

제임스웹의 성능은?

투자비 10조원의 제임스웹은 허블보다 100배로 성능을 개선됐다고 말해지고 있다.

일단 주반사경크기부터 다르다. 일단 허블의 주반사경 크기는 2.4m정도이지만 제임스웹은 6.5m 크기의 주반사경을 가지고 자랑한다.

이 반사경은 6각형 거울 18개로 이루어져 있으며 크기가 너무 크기 때문에 반사경이 접힌 채로 로켓 안에 탑재된다.각각의 거울들은 베릴륨 소재로 만들어졌는데, 이 소재 덕분에 허블보다 덩치가 크지만 무게는 절반 정도다.

제임스웹의 특징은 적외선으로 우주를 관측한다는 점이다.근적외선카메라, 근적외선분광기, 중적외선관측장비가 제임스웹에 설치되어있는 대표적인 적외선 관측 장비다.

적외선은 빛을 프리즘으로 분산시켰을 때 나타나는 스펙트럼 중 적색선의 끝보다 더 바깥쪽에 있는 광선의 영역이다.절대온도(섭씨 -273.15°C) 이상의 온도를 가지는 모든 물체는 적외선을 방출한다. 따라서 얼음도 적외선을 방출하지만 사람은 빛의 스팩트럼 중에서 극히 일부분인 가시광선만 볼 수 있다. 즉 우리는 얼음이 방출하는 적외선을 볼 수가 없는 것이다. 그래서 사람이 볼 수 없는 우주의 내면을 제임스웹은 자세히 관측할 수 있다.

적외선 카메라의 장점은 적외선이 먼지와 가스를 관통하는 성질에 있다. 또한 온도가 낮아 가시광선으로는 거의 보이지 않는 별도 적외선으로 관측할 수 있다.그래서 더 멀리 있는 우주, 빅뱅 직후의 우주를 볼 수 있는 것입니다.

적외선으로 우주를 관측하기 위해서 제임스웹은 섭씨 -220°C 이하로 냉각되어야 합니다. 그러기 위해서 태양차폐막이 설치되어 있다. 커다란 연을 연상케 하는 이 차폐막은 태양뿐 아니라 지구, 달에서 방출되는 열까지 차단한다.

태양차폐막은 총 5개의 층으로 구성이 되어있는데 발사시에는 접혀있다가 궤도에 진입하면 펼쳐지는 구조다.

제임스웹 차폐막.(사진제공=NASA)

제임스웹의 궤도

허블은 지구저궤도(지구상공 600km)를 돌고 있다. 제임스웹은 지구에서 무려 150만km 떨어진 거리에서 우주를 관측한다.
이렇게 먼 거리까지 제임스웹이 가는 이유는 '라그랑주 점'이라는 특이한 포인트가 있기 때문입니다.
라그랑주 점은 쉽게 말해 태양-지구-달의 중력으로 인해 항상 고정된 위치에 있을 수 있는 지점이다.

이 지점에서 대량의 추가적인 연료 소모 없이 안정적으로 우주를 관측할 수 있다. 지구궤도를 도는 인공위성들은 궤도를 유지하기 위해 연료를 소모합니다. 연료를 다 소모하게 되면 그 인공위성은 수명이 다한다. 전자장비가 멀쩡 하더라도 말이죠.

제임스웹 우주망원경 역시 연료를 다 소모하게 되면 수명이 끝난다.

또한 제임스웹의 태양차폐막은 태양과 항상 같은 면만을 바라보고 있습니다.망원경 온도 변화를 가능한 적게 가져가기 위함이다.

제임스웹의 핵심 목표는 총 4가지다.빅뱅후 탄생한 첫번째 별이나 은하의 관측, 은하의 형성 과정과 발전 과정 관측, 항성과 행성간 형성 관계의 이해, 행성과 생명의 기원 규명이다.

제임스웹 곡률테스트하는 장면.(사진제공=NASA)

한익재 기자  gogreen@greened.kr

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