전파 간섭없이 우주를 본다…달 뒷면에 미니 전파 망원경 설치 [아하! 우주]

달은 그 자체로 과학자들의 주요 연구 대상이지만, 우주를 연구하는 과학자에게는 연구의 주요 무대가 될 수 있다. 대기의 간섭을 받지 않고 우주를 관측할 수 있는 망원경을 설치하기에 안성맞춤인 장소이기 때문이다.

물론 이미 여러 우주 망원경들이 활약하고 있긴 하지만, 여러 개의 부품을 조립해 하나의 더 큰 망원경을 만들거나 여러 개의 망원경을 일정한 간격으로 배치해 거대한 간섭계를 설치하는 일은 약하더라도 중력이 있는 달 표면에서 훨씬 적합하기 때문이다. 또 달 표면에 있는 크레이터를 이용하면 적은 물자로도 거대한 접시형 안테나를 만들 수 있다.

여기에 더해 과학자들이 주목하는 활용 방안 중 하나는 달 자체를 거대한 전파 차폐막으로 사용하는 것이다. 전파 망원경은 먼 우주를 관측하는 주요 수단이지만, 지구에서도 같은 파장대의 전파를 각종 통신, 휴대전화, 인터넷 등에 활용한다는 점이 문제다. 결국 영역이 겹치다 보니 상당한 간섭이 발생한다. 이 문제는 우주에 전파 망원경을 설치해도 피해 갈 수 없다. 지구에서 많은 전파가 주변 우주 공간으로 방출되기 때문이다.

미국 브룩헤븐 국립 연구소, 로렌스 버클리 연구소, 캘리포니아 대학, 미 항공우주국(NASA)이 협력해 개발한 ‘루시-나이트’(LuSEE-Night, Lunar Surface Electromagnetics Experiment)는 이 문제에 대한 기발한 해결책을 제시하고 있다. 바로 달 뒷면에 전파 망원경을 설치하는 것이다. 아무리 강력한 지구 전파라도 수천㎞ 두께의 암석을 뚫고 달 뒷면으로 빠져나올 순 없기 때문에 달 뒷면은 전파 간섭을 최소화할 수 있는 최적의 장소다. 하지만 그렇다고 해서 처음부터 대형 전파 망원경을 설치하긴 어렵기 때문에 연구팀은 기술적 가능성을 검증하기 위해 작은 전파 안테나를 먼저 보낼 예정이다.

루시-나이트는 2026년 달 뒷면에 착륙할 소형 민간 탐사선인 블루 고스트 임무 2(Blue Ghost Mission 2)에 탑재되어 지구의 전파 간섭 없이 0.1-50MHz 영역의 전파를 관측하게 된다. 작은 탐사선에 탑재되는 만큼 작게 접은 긴 막대기형 안테나 6개를 착륙 후 펼쳐 관측 임무를 수행한다. 주요 관측 목표는 적색편이가 일어난 중성 수소의 파장인 21㎝ 영역이다.

루시-나이트 임무가 성공하면 달 뒷면에 대규모 전파 망원경을 건설하려는 과학자들의 꿈이 한 걸음 더 현실에 가까워질 것이다. 물론 대규모 장치를 달 뒷면까지 실어 나르기 위해서는 막대한 예산이 소요될 수밖에 없기 때문에 당장에 대규모 전파 망원경 설치를 기대하긴 어렵다. 하지만 재사용 로켓 등 새로운 기술적 혁신으로 우주 발사 비용이 더 저렴해지고 있어 언젠가 미래에는 달을 우주 관측 기지로 활용하려는 과학자들이 꿈이 하나씩 결실을 볼 수도 있다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com