한 달 앞으로 다가온 제임스 웹 우주망원경 발사 '기대 만발'

우주공간에 배치된 차세대 우주망원경 JWST 상상도 [노스롭 그루먼사 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 허블우주망원경보다 100배나 더 성능이 뛰어난 '제임스 웹 우주망원경'(JWST) 발사가 한 달 앞으로 다가오면서 차세대 망원경을 통해 이뤄질 새로운 발견에 대한 기대감이 만발하고 있다.

목성의 위성(달) 유로파에서 가까운 별을 도는 외계행성과 우주 끝의 1세대 별·은하에 이르기까지 더 멀리, 더 깊이 우주를 들여다보며 다양한 의문에 답을 해줄 것이란 기대를 받고 있다.

복잡한 우주 배치과정을 거친 뒤 가동 1년 차에 수행할 관측만 65개가 이미 줄을 서 있는 상태다.

미국 항공우주국(NASA)은 이런 기대감을 반영해 발사 한 달을 앞둔 18일(현지시간) 웹 망원경 관련 과학자들이 직접 웹 망원경의 관측 목표와 성능을 설명하는 행사를 열기도 했다.

스피처(0.85ｍ)와 허블(2.4ｍ), 웹 우주망원경 주경 비교 [NASA 제공/ 재판매 및 DB 금지]

적외선 광원의 빛이 주경→부경을 거쳐 통합과학장비(ISIM) 모듈에 포착되는 과정 [NASA 제공/ 재판매 및 DB 금지]

◇ 웹 망원경 2대 관측 목표는 = 웹 망원경 과학자들은 지금까지 가능하지 않던 빅뱅 직후 1세대 별·은하와 외계행성 대기를 관측하는 것을 최대 목표로 제시했다.

적외선에 특화된 웹 망원경은 빅뱅 이후 1억 년 시점까지 관측할 수 있다고 한다. 약 136억 광년 떨어진 곳의 별과 은하를 볼 수 있는데 허블보다는 관측 거리가 약 1억 광년 더 확장됐다.

이를 통해 1세대 별과 은하의 생성을 관측해 우주의 기원을 밝힐 수 있을 것으로 기대되고 있다.

이와 함께 가까운 별을 돌고 있는 외계행성의 대기를 분석해 생명체가 존재할 수 있는 곳인지를 확인하게 된다.

유로파를 비롯한 태양계 내부를 정밀하게 관측하는 것도 물론 임무에 포함돼 있다.

'웹 프로젝트' 과학자 앰버 스트론은 "웹 망원경은 현재 천문학계가 당면한 가장 큰 질문 중 하나인 '우리는 과연 어디서 와 지금 여기에 있고, 우리뿐인가?'에 답을 하도록 고안됐다"면서 과학자들도 아직 웹 망원경이 정확히 무엇을 찾아낼지 확신하지 못하고 있다고 했다.

하지만 1990년 4월에 발사된 허블 우주망원경이 암흑에너지를 비롯해 예상 밖의 발견을 해낸 것처럼 웹 망원경의 성과에 대한 불가측성이 천문학자들에게 더 큰 기대를 갖게하는 것으로 지적됐다.

웹 프로젝트 과학자들은 웹 망원경이 공개할 첫 이미지에 관해 구체적으로 밝히지는 않고 있다.

수석 과학자 존 매더는 "관측하는 대로 즉각 발표될 것"이라면서 "웹 망원경이 자료를 확보하는 대로 과학자들이 받아보게 될 것이며, 태양계부터 1세대 별이나 은하, 블랙홀까지 광범위한 사안이 될 수 있다"고 했다. 하지만 "첫해에 관측할 목록이 65개에 달한다"면서 "처음부터 다른 은하를 들여다보지는 않을 것이며 우선 가까운 곳부터 관측할 것"이라고 방향을 제시했다.

주경과 태양 방패막 등이 접힌 상태의 웹 우주망원경 [NASA 제공/ 재판매 및 DB 금지]

◇ '우여곡절' 끝에 준비된 웹 망원경…우주 공간서도 '고비' 넘겨야 = 허블 우주망원경을 이를 차세대 적외선 망원경 구상이 처음 제시된 것은 허블이 우주에 배치되기도 전인 1989년이다. 이후 1996년에 우주의 기원을 밝힐 수 있는 망원경 건설이 정식으로 권고되고 2004년부터 건설이 시작됐다.

당초 10억∼35억 달러를 들여 2007∼2011년께 배치할 수 있을 것이라는 예측과 달리 잇단 개발 지연과 예산 차질로 10년 이상 늦어지고 비용도 100억 달러(11조8천300억 원)에 육박하게 됐다. 웹 망원경 제작·발사에만 88억 달러가 투입됐으며, 운용비까지 합하면 96억6천만 달러에 달하는 것으로 전해졌다.

막판에는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산까지 겹치며 더 지체됐으며, 올해도 10월 31일을 발사 목표로 잡았다가 준비 부족으로 일정을 연기했다.

망원경 이름을 딴 NASA 제2대 국장 제임스 웹이 성소수자 직원을 박해했다는 점이 불거지면서 개명 논란에 휩싸이기도 했다.

숱한 우여곡절 끝에 발사 준비단계까지 도달했지만 발사된 뒤에도 첫 결과물을 낼 때까지는 안심할 수는 없으며, 우주 공간에서 '고비'를 맞을 수도 있다고 한다.

웹 망원경은 아리안 5호 로켓에 실려 발사된 뒤 28분 만에 분리되며, 지구에서 약 150만㎞ 떨어진 목표 우주 공간인 지구와 태양의 '제2라그랑주점'(L2)에 진입해 자리를 잡을 때까지 한 달간 테니스코트 크기의 태양 방패막과 6.5ｍ 주경 등을 펼치기 위해 50차례의 주요 전개와 178차례의 방출을 진행한다. 이 과정에서 하나만 잘못돼도 망원경의 성능을 결정적으로 떨어뜨릴 수 있는 것이 300개가 넘는 것으로 전해졌다.

또 본격적인 관측에 나서기 전에 주경을 구성하는 18개의 육각형 거울을 머리카락 굵기의 5천분의 1까지 정밀 조정하며 6개월가량 시운전 과정도 거쳐야 한다.

NASA 웹 프로그램 책임자인 그레그 로빈슨은 "우리는 가능한 많이 실전처럼 테스트를 해왔다"면서 "웹 망원경을 운영하는 것과 같은 방식으로 테스트를 해와 모든 것을 해봤고, 아주 준비가 잘 돼있다고 생각한다"고 자신감을 나타냈다.

페어링 내 웹 우주망원경 [NASA 제공/ 재판매 및 DB 금지] photo@yna.co.kr

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