극저온 진공챔버로 초점과 색깔 측정하는 역할
국내 연구진이 전천(全天) 적외선 영상분광 우주망원경인 '스피어엑스'(SPHEREx)의 성능시험을 위한 장비를 세계 최초로 개발했다.
과학기술정보통신부와 한국천문연구원은 미국항공우주국(NASA) 스피어엑스 우주망원경 성능시험을 위한 장비 개발을 완료했다고 17일 밝혔다. 이 장비는 스피어엑스 망원경의 성능을 지상에서 정밀하게 시험하기 위한 장비다. 천문연이 2019년 8월 개발 착수해 약 3년 만에 장비개발을 완료하고, 지난 6월 미국으로 이송해 설치를 마쳤다.
천문연이 이번에 개발한 장비 중 핵심장비는 극저온 진공챔버다. 우주에서 적외선을 관측하려면 우주의 온도보다 한층 저온으로 냉각되는 망원경이 필요하다. 스피어엑스에 최적화해 개발한 이 진공챔버는 망원경이 우주에서 냉각돼 도달할 영하 220도 이하의 극저온 진공상태를 구현한다.
이 성능시험 장비는 앞으로 스피어엑스 망원경이 촬영하는 사진의 초점이 고르게 맞춰지는지 검증하고, 사진의 각 부분에서 어떤 파장 즉, 어떤 색깔이 보이는지를 측정하는 역할을 하게 된다.
극저온 챔버에서 스피어엑스 망원경의 성능을 시험하기 위해서는 거대한 챔버 자체뿐만 아니라 고가의 망원경을 안전하게 집어넣을 수 있는 보조장비 등도 필요하다. 이에 천문연은 망원경 정밀 로딩 장비도 함께 개발했다. 또 극저온에서 파장과 초점을 측정할 적외선 빛을 평탄하게 만들어주는 장치 등 보조광학 장비들도 설계·제작했다.
스피어엑스는 '전천(모든 하늘) 적외선 영상분광 탐사를 위한 우주망원경'이다. 이 망원경 개발에 나사 제트추진연구소와 미국 캘리포니아 공과대학 등 12개 기관이 참여하고 있다. 2015년부터 시작된 이 프로젝트에는 2800억원이 투입되고 있다. 천문연은 이 프로젝트의 기획단계인 2016년부터 참여한 국내 유일의 협력기관이다.
이 망원경은 영상분광 기술을 이용해 모든 하늘을 총 102개의 색깔로 촬영할 수 있다. 영상분광 기술이란 넓은 영역을 동시에 관측할 수 있는 '영상관측'과 개별 천체의 파장에 따른 밝기의 변화를 측정하는 '분광관측'이 통합된 기술이다.
전체 하늘에 대한 적외선 분광 탐사는 세계적으로 처음 이뤄지는 대규모 우주탐사 관측이다. 스피어엑스 망원경은 2025년 4월에 발사돼 약 2년5개월동안 우주탐사를 진행한다. 이 과정에서 약 20억개의 천체들에 대한 개별적인 분광 자료를 얻을 것으로 기대를 모으고 있다. 이를 통해 우주입체지도를 제작할 수 있을 것으로 예상된다.
이번 천문연의 극저온 성능시험 장비 개발 설치 완료는 전체 프로젝트 차원에서 본격적으로 하드웨어 개발이 가시화되는 것을 의미한다. 캘리포니아 공과대학에서 관측기기 개발을 총괄하고 있는 기기 과학자인 필 콘굿(Phil Korngut) 박사는 "극저온 상태에서 우주망원경의 초점을 유지하는 것은 대단히 중요하며, 천문연의 진공챔버가 스피어엑스 발사에 있어 크게 기여하고 있다"고 말했다.
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