[아하! 우주] 빅뱅 직후를 본다…허블 능가하는 제임스웹 우주망원경 출격 준비

허블우주망원경의 뒤를 이을 차세대 ‘우주의 눈’ 제임스웹 우주망원경(JWST·이하 제임스웹)이 지상에서 마지막 시험을 통과했다. 미 항공우주국(NASA)은 지난 12일(현지시각) “노스롭 그루먼사의 캘리포니아 시험장에서 제임스웹 최종 테스트의 일환으로 18개의 금빛 육각형 거울을 이어붙인 지름 6.5m의 주경을 완전히 펼치는 시험에 성공했으며, 망원경 각 부분의 기능을 최종 확인 중”이라고 밝혔다.

허블의 뒤를 이어 우주를 더 멀리, 더 깊이 들여다보게 될 제임스웹은 여러 차례 연기를 거듭한 끝에 마침내 10월 31일 우주로 향한다. NASA는 프랑스령 쿠루 기아나 우주센터에서 아리안 5호 로켓에 실어 발사할 예정이다. 처음 개념 설계를 시작한 1996년부터 따지면 무려 25년 만에 우주로 올라가는 셈이다.

총 90억 달러(한화 약 10조원)가 투입된 제임스웹은 18개의 육각형 거울을 벌집처럼 이어붙인 독특한 주경 형태로도 유명한데, 금을 코팅한 베릴륨으로 만든 육각형 반사거울 1개의 지름은 1.3m, 무게는 40㎏에 달한다.

제임스웹의 주경 지름은 6.5m로, 우주왕복선 화물칸에 쏙 들어간 지름 2.4m의 하블 망원경보다 2.7배나 크다. 로켓에는 거울을 접은 채로 실어 발사했다가 우주공간에서 로켓과 분리되면 펼쳐지도록 설계되었다. 또 가시광선을 주로 관찰했던 허블과 달리 파장이 더 긴 적외선을 관찰하는데 특화돼 있어 이전에 비해 더 멀고, 깊은 우주를 들여다볼 수 있다.

망원경이 설치되는 장소도 다르다. 허블이 지구 상공 610㎞ 궤도를 돌며 관측한 반면, 제임스웹은 지구에서 150만㎞ 떨어진 곳에서 심우주의 모습을 관측한다. 이곳은 지구-달 사이 거리의 약 4배가 되는 ‘라그랑주 점’으로, 태양·지구의 중력이 상쇄되어 중력이 0인 지점이며 빛의 왜곡 현상도 없다.

특히 태양이 항상 지구 뒤에 가려 햇빛의 방해도 받지 않을 뿐더러 망원경에 달린 배구장 크기 차양막이 지구와 달의 빛도 막아준다. 망원경의 이름은 아폴로 프로그램에서 중요한 역할을 한 NASA 과학자인 제임스 웹에서 땄다. 리 페인버그 NASA 매니저는 “18개의 반사경과 열 차폐막이 차례로 펼쳐지면서 하나의 정밀한 주경으로 작동하게 된다”고 설명하면서 “제임스웹은 기술적으로 경이로움 그 자체”라고 밝혔다.

NASA는 제임스웹 개발 파트너인 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA)과 함께 제임스웹 가동 후 첫 1년간 수행할 관측 임무 286개를 지난달 선정했다. 전세계 44개국 과학자들이 6000시간의 관측 가능시간을 나눠쓰게 된다.

관측임무에는 빅뱅 직후인 135억년 전 별과 은하의 빛을 관측하는 것은 물론, 블랙홀과 태양계를 포함한 행성계의 물리적·화학적 특성을 연구하는 등 다양한 과제들이 포함됐다. NASA는 제임스웹이 1990년 발사된 허블 우주망원경을 단순 대체하는 것이 아니라고 강조했다. 허블 망원경이 가시광선으로 10억 광년(약 10조㎞) 이내의 빛과 행성을 추적했다면, 제임스웹은 적외선 관측용으로 130억 광년 밖에서 오는 희미한 적외선 포착도 가능하다.

NASA의 에릭 스미스 박사는 “허블이 그렇게 오랫동안 우주를 봤지만 우주 초기의 별이나 은하가 어떻게 생기고 진화했는지 볼 수 없었다”며 “팽창하는 우주는 초기 물체에서 나온 빛의 파장을 늘려 붉은색을 띠게 하므로 우리는 적외선 영역에서 관측할 우주망원경이 필요했다”고 밝혔다.

제임스웹 발사 후 임무지역 도착과 시운전에 걸리는 시간을 감안하면 내년 하반기부터 본격적인 관측임무가 시작될 것으로 보인다. 제임스웹이 예정대로 우주로 발사되면 “제임스웹은 허블이 한 것을 반복하기 위해 만든 게 아니라 허블이 할 수 없었던 질문에 답하기 위해 만들었다”고 강조하는 NASA의 클라우스 폰토피단 박사의 말처럼 우주의 탄생과 진화 과정을 밝혀줄 것으로 기대된다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com