허블 우주 망원경의 성과와 대체 계획

 

우주망원경은 우주의 신비를 밝혀주는 데 큰 도움을 주고 있다. 특히 허블 우주 망원경은 1990년 4월 24일 발사되어 지구로부터 약 2억 5천만 광년 떨어진 곳에 위치한 은하 NGC 6888 주위를 돌면서 지금까지 수많은 사진과 관측 자료를 보내왔다. 이처럼 많은 정보를 제공해 준 허블 우주 망원경이 2018년 4월 25일 임무를 종료했다. 그렇다면 앞으로 어떤 우주 망원경이 우리에게 새로운 모습을 보여줄까?

 

 

허블 우주 망원경과 같은 우주 망원경으로는 어떠한 것들이 있나요?
우리는 이미 허블 우주 망원경 이전에도 여러 종류의 우주 망원경을 보유하고 있었다. 대표적인 예로는 케플러 우주 망원경(Kepler space telescope), 스피처 우주 망원경(Spitzer space telescope), 찬드라 X-선 우주 망원경(Chandra X-ray space telescope) 등이 있다. 하지만 이러한 우주 망원경들은 대부분 지상에서 제작되었으며, 크기 또한 매우 작았다. 따라서 멀리 떨어져 있는 천체들을 관측하기 위해서는 몇 가지 제약이 따랐다.
첫째, 높은 대기권 밖에서의 운용이다. 천문학자들은 인공위성을 이용하거나 로켓을 쏘아 올려 우주 공간으로 나간 후에야 비로소 광학 망원경을 설치할 수 있었다. 둘째, 작은 크기다. 비록 크기는 작지만 성능 면에서는 기존의 다른 망원경들 못지않게 훌륭했지만, 아무래도 소형화하다 보니 정밀도는 떨어질 수밖에 없었다. 셋째, 짧은 수명이다. 아무리 좋은 장비라도 오래 사용하면 노후화되기 마련이다. 게다가 수리나 교체 작업 역시 쉽지 않았다.
이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것이 바로 허블 우주 망원경이다. 허블 우주 망원경은 미국 항공우주국(NASA) 주도로 1989년 8월 27일 케이프커내버럴 공군기지에서 발사되었다. 이후 10년간 활동하면서 다양한 분야에서 뛰어난 성과를 거두었다. 먼저 가시광선 영역뿐 아니라 적외선 및 자외선 영역에서도 놀라운 성과는 물론이고, 그동안 발견되지 않았던 미지의 세계를 탐사하였다. 그리고 첨단 기술을 적용하여 더욱 선명한 영상을 얻을 수 있었으며, 촬영 시간도 대폭 늘어났다. 마지막으로 과학계뿐만 아니라 대중에게도 널리 알려지게 되었다.
하지만 허블 우주 망원경도 한계점이 존재한다. 우선 무게가 무려 9톤에 달하며, 길이 13m, 직경 2.4m라는 거대한 덩치를 자랑한다. 이로 인해 좁은 지역만을 관측할 수 있으며, 태양전지판 사이의 간격이 좁아져 전자파 간섭 현상이 발생하기도 한다. 또한 워낙 크고 무거워 자체 추진 장치 없이는 이동이 불가능하다는 단점이 있다. 현재에는 우주 망원경인 제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)이 운행중에 있다.

 

 

제임스 웹 우주 망원경은 어떻게 생겼나요?
제임스 웹 우주 망원경은 지름 2.4m의 반사경 7개를 장착한 대형 망원경이다. 총 중량은 14.5톤에 이르며, 높이는 11.6m에 달한다. 이렇게 엄청난 크기 덕분에 한 번에 넓은 범위를 관측할 수 있고, 보다 정확한 이미지를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 카메라 해상도도 향상되어 먼거리에 있는 별까지도 자세하게 관찰할 수 있다. 참고로 허블 우주 망원경의 카메라는 1cm급이지만, 제임스 웹 우주 망원경은 0.25cm급이다.
또한 제임스 웹 우주 망원경은 비행 도중 고장이 나더라도 다시 조립해서 재사용할 수 있도록 설계되었다. 이를 위해 모든 부품은 재활용이 가능하도록 만들어졌으며, 분해와 조립 과정 모두 사람의 손길이 닿지 않도록 자동화 시스템을 갖추었다. 만약 사고가 발생하더라도 안전하게 착륙할 수 있도록 낙하산 형태의 보조장치도 갖추고 있다.
마지막으로 제임스 웹 우주 망원경은 최첨단 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 최적의 궤도를 계산함으로써 안정성을 높였다. 즉, 초기 조건 설정에서부터 실제 동작까지의 모든 과정을 미리 예측하고 대비한다는 뜻이다. 실제로 2009년 12월 17일 첫 번째 테스트 때 예상치 못한 문제가 발생하자 곧바로 원인을 파악하고 수정하였으며, 2010년 초 두 번째 테스트부터는 완벽하게 통과하였다.

 

 

앞으로 우주 망원경의 전망은 어떠한가요?
현재로서는 아직까지는 허블 우주 망원경이 최고의 성능을 가진 우주 망원경이라 할 수 있다. 하지만 이제 막 걸음마를 뗀 수준이기 때문에 향후 얼마나 발전할지 아무도 장담할 수 없다. 그러므로 미래 세대를 위한 준비 차원에서라도 좀 더 나은 우주 망원경을 개발해야 한다. 다행히 최근 들어 나사 측에서 적극적으로 나서고 있으니 기대해도 좋을 것이다.