천문 우주연구 역사에 족적을 남긴 허블 우주망원경의 뒤를 이어 ‘제임스웹 우주망원경(JWST)’이 크리스마스인 25일 우주로 향한다. 제임스웹은 지난 1996년부터 제작비만 100억 달러(약 12조원) 투입된 우주망원경으로 약 138억년 전 빅뱅 직후 초기 우주를 관측하는 등 우주연구 발전에 혁명을 가져올 것으로 천문학계는 내다보고 있다.

24일 미국 항공우주국(NASA)에 따르면 제임스웹 우주망원경을 오는 25일 오전 9시 20분(현지시간, 한국시간 오후 9시 20분) 프랑스령 기아나 유럽우주센터에서 아리안 5호 로켓이 실어 발사한다. 기존 발사 목표일은 지난 18일이지만 이전에도 코로나19 확산 상황과 날씨, 기술적 문제 등이 반복되어 발사가 수년간 연기된 바 있다. 

제임스웹우주망원경은 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 주경의 지름이 6.5m인 상태로 제작됐다. 기존 허블우주망원경(2.4m)의 두 배를 훌쩍 넘는 세계 최대 규모의 차세대 우주망원경이다. 육각형 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었는데 이는 우주 공간에서 영하 수백도의 극저온 환경에서 성능을 유지하기 위해서다. 태양열과 빛으로부터 보호를 위한 방패막은 가로 21m 세로 14m에 달한다.

제임스웹은 개발 초기 20억달러(약 2조3600억원)를 들여 2011년 제작을 마무리할 예정이었지만 이후 새로운 기술이 대거 적용돼 제작 비용은 5배나 껑충 뛰었고 제작 기간도 10년 가량 지연됐다.

기존 허블우주망원경은 고도 537~541km의 지구저궤도를 돌며 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 관찰했지만 제임스웹은 이보다 훨씬 먼 150만km(지구와 달 거리의 4배) 떨어진 ‘라그랑주 L2’ 지점에 설치돼 적외선 대역 관측도 가능해 우주의 더 깊숙한 공간을 관측할 수 있다. 다만 제임스웹의 설치 지점이 허블우주망원경에 비해 멀리 떨어져있기 때문에, 발사 이후 수리 인력을 파견하기 어렵워, 발사자체가 단 1회의 미션으로 성공해야 되는 부담이 있다. 나사는 이 한 번의 발사를 위해 초정밀의 실험과 연습을 반복했다. 

제임스웹 우주망원경에는 분광계를 결합한 특수 카메라가 달려 있다. 이 카메라는 목성의 달 어딘가에서 촛불이 켜질 경우 이를 감지해낼 수 있을 만큼 민감한 것으로 알려졌다. 제임스웹은 최대 1000광년(1광년은 약 9조5000억km) 거리에 있는 행성에서 산소 분자를 확인할 수 있는 성능으로 제2의 지구도 탐색해낼 수 있다. 지구상에 설치된 천문대나 허블우주망원경으로는 불가능했던 관측이다.

천문학계는 “허블우주망원경이 인류를 더 깊은 우주로 안내한 것은 맞지만 좁은 시야로 우주의 1%밖에 관측하지 못했다”며 “반면 제임스웹우주망원경은 그 한계를 뛰어넘을 것”이라고 기대했다.

제임스웹은 발사 후 약 30분이 지나면 로켓과 분리돼 태양전지를 전개하기 시작하고 발사 2시간 후 통신 안테나를 가동하게 된다. 발사 12시간 30분 뒤에는 태양전지판을 이용한 동력으로 추력을 얻어 목표 지점까지 약 한달간 더 날아간다. 이후 발사 11일째에 6.5m 크기의 주경을 서서히 펼치기 시작해 약 열흘간 18개의 거울을 세부 조정하는 과정을 거친다. 고도의 정밀한 작업이 요구되는 만큼 이 과정에 오차가 없어야 해 목표 지점 안착까지 험난한 여정이 예상된다.

우주 과학자들은 향후 중간 크기의 블랙홀, 우주 팽창 속도 등 천문·우주연구에서 그간 연구가 어려웠던 분야에 새로운 관측 데이터를 제공할 것으로 기대하고 있다. 제임스웹은 빅뱅 직후 우주 생성 초기 신호를 포착하고 외계행성을 찾는 임무도 맡고 우주로 향한다.

천문학계는 “제임스웹은 기존 허블망원경과는 달리 가시광보다 긴 파장을 갖는 적외선을 관측하기 때문에 성운과 먼지에 가려 보이지 않았던 천체의 모습을 제공할 것"이라며 "특히 우주 탄생 초기 관측이 가능할 것으로 예상되고 천문학 연구 발전에 혁명을 가져올 수 있겠다"고 밝혔다.

[위키리크스한국=박순원 기자]

ssun@wikileaks-kr.org

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