[아하! 우주] 허블보다 100배 강력…성탄절 우주가는 제임스웹 망원경의 비밀

허블 우주망원경보다 100배나 강력한 제임스웹 우주망원경(JWST)이 당초 예정된 2007년 보다 무려 14년이나 지각한 끝에 마침내 발사된다.

미 항공우주국(NASA)의 발표에 따르면, JWST는 현지시간 25일 오전 9시 20분(한국시간 오후 9시 20분) 프랑스령 기아나 유럽우주센터에서 아리안5호 로켓에 실려 발사된다. NASA가 애초 공지한 발사 시점은 24일이었지만, 발사장 주변 고공에서 강한 바람이 불 것이라는 기상 예보가 나오면서 발사 시점이 다시 하루 늦춰진 것이다.

1996년부터 제작에만 100억 달러(약 11조 8000억원)가 투입된 JWST의 최대 목표는 약 138억 년 전 빅뱅 직후 초기 우주의 모습을 관측하고 우주의 기원을 더욱 깊게 들여다보는 것이다. 이는 우주의 나이와 크기를 결정하는 허블상수를 구하는 등 30년 간 우주탐사에서 위대한 족적을 남긴 허블 망원경이 이루지 못한 꿈이다.

JWST의 다음 목표는 생명체가 존재하는 외계행성을 찾아내는 작업이다. 이에 대해 NASA는 “외계행성의 대기에 관해 더 많은 정보를 얻게 해줄 것”이라며 “우주에서 생명체 구성 요소를 발견하게 될 가능성도 있다”고 밝혔다.

이 같은 두 분야의 미션이 제대로 수행된다면 JWST는 인류의 우주탐사 역사에 혁명을 가져다줄 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 그러나 발사와 정착에 이르기까지 JWST의 앞길에는 만만찮은 난제들이 첩첩이 가로놓여 있다. 이 모든 난관들을 극복하고 JWST가 지구에서 150만㎞ 떨어진 '우주 주차장'에 정착해 임무 수행에 들어간다면 과학계에는 엄청난 변화가 몰아칠 것으로 보인다.

JWST는 허블과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경은 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크다. 따라서 집광력은 7배가 넘는다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다. 금의 빛 반사율이 98%로 가장 높기 때문이다. 게다가 태양열과 빛을 막아주는 가로 21m, 세로 14m의 방패막으로부터 보호를 받는다.

JWST가 머무는 곳도 허블과는 판이하다. 고도 500㎞ 안팎의 지구 저궤도를 돌며 우주를 관측한 허블과는 달리 지구-달 거리의 약 4배쯤 되는 150만㎞ 떨어진 ‘라그랑주 L2’ 지점이 주차지역이다. 이 L2 지점은 태양이 지구를 끌어당기는 힘과 지구의 원심력이 같은 곳으로, 별도 추진 장치 없이 JWST가 지속적으로 지구 궤도를 돌 수 있다.

JWST는 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 또한 빛은 먼 거리에서 오는 것일수록 적외선에 가까워지기 때문에 장거리 관측 능력도 좋아진다.

이런 특징을 종합하면 JWST의 관측 능력이 허블 망원경보다 100배 클 것으로 평가된다. 따라서 과학자들은 JWST가 ‘빅뱅’ 직후, 즉 135억 년 전쯤 출발한 빛을 잡아낼 수 있을 것으로 기대한다. 우주가 탄생 직후 어떤 모습이었는지 볼 수 있다면 지금까지 해결되지 않은 세밀한 우주 진화 과정을 파악할 수 있을 것으로 기대한다.

그러나 이 모든 기대는 JWST가 발사에서 정착에 이르는 수많은 난관들을 모두 통과해야 이루어질 수 있는 것이다. JWST가 라그랑주 L2에서 고장난다면 허블 망원경과는 달리 수리가 불가능하다. 150만㎞는 고장난 망원경을 수리하려 가기에 너무 먼 거리다. 그러면 우리 돈으로 12조원이 허공으로 날아가버린다.

이것이 바로 JWST가 라그랑주 L2 지점에 안착해 정상 작동을 확인하기까지 약 30일 동안 긴장을 놓기 어려운 이유다. 인류는 JWST의 성공을 위해 손에 땀을 쥐며 지켜보고 있는 중이다.

 

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com