허블 능가 '최강' 웹 망원경 인류 호기심 안고 마침내 우주로

태양광 패널 펼치며 고비 300개 가장 복잡한 우주 전개·배치 시작
한달 뒤 지구서 150만㎞ 떨어진 L2 궤도 진입…6개월 뒤 본격 관측

허블 우주망원경을 능가하는 역대 가장 크고 강력한 '제임스 웹 우주망원경'(JWST)이 우주의 기원과 외계행성의 다른 생명체 존재에 대한 인류의 호기심을 안고 발사됐다.

웹 망원경은 25일 밤 9시 20분께(이하 한국시간·현지시각 25일 오전 9시 20분) 프랑스령 기아나 쿠루 인근 유럽우주국(ESA) 발사장인 기아나 우주 센터의 아리안 제3발사장(ELA-3)에서 아리안5호 로켓에 실려 우주로 향했다.

웹 망원경을 탑재한 아리안 로켓은 발사 전 절차가 순조롭게 진행돼 발사 창이 열리자마자 곧바로 화염을 내뿜으며 날아올라 인류에게 '성탄절 선물'을 안겼다.

웹 망원경은 발사 27분 뒤 대기권 밖에서 로켓과 성공적으로 분리됐으며 그 직후 태양광 패널을 펼치는 것으로 우주 전개를 시작했다.

웹 망원경이 분리되자 기아나 우주센터 관제실에서는 환호성이 터져 나왔으며 이후 관제권은 미국 우주망원경과학연구소(STScI)으로 넘겨졌다.

이번 프로젝트를 추진한 미국 항공우주국(NASA)은 이날 발사에 대해 '향후 10년의 우주과학 관측이 개봉됐다'고 표현했다.

빌 넬슨 NASA국장은 "웹 망원경은 우리를 우주가 시작하는 바로 그 시점으로 데려갈 타임머신"이라며 발사 성공을 축하했다.

웹 망원경은 앞으로 테니스장 크기(21×14ｍ)의 태양 빛 차광막과 지름 6.5ｍ의 주경을 펼치는 등 보름에 걸쳐 우주 전개를 진행하며 이후 2주간 더 비행해 한 달 뒤 지구와 태양이 중력 균형을 이루는 약 150만㎞ 밖 제2라그랑주점(L2) 궤도에 진입한다.

이곳에서 궤도를 돌며 주경을 구성하는 18개의 육각형 거울이 하나처럼 움직이도록 미세조정하고 시험 관측으로 근적외선카메라(NIRCam)를 비롯한 과학 장비를 정밀하게 점검하는 과정을 거쳐 약 6개월 뒤부터 본격적인 관측을 시작해 포착한 이미지를 지구로 송신한다.

웹 망원경은 10년간 작동하도록 설계됐다.

◇ 허블 능가하는 역대 최강 우주망원경…아직 고비 많이 남아

웹 망원경은 관측 대상의 빛을 모으는 역할을 하며 망원경의 감도와 직결되는 주경의 크기가 6.5ｍ에 달한다.

이는 지름 1.32ｍ의 금도금 베릴륨 거울 18개를 벌집 모양으로 이어붙인 형태다.

지금까지 가장 강력한 우주망원경 역할을 해온 허블 망원경(2.4ｍ)이나, 같은 적외선 망원경인 스피처 망원경(0.85ｍ)과는 비교가 안 될 정도로 크다.

여기에다 파장이 길어 가시광선보다 우주의 먼지와 가스구름을 뚫고 더 멀리 가는 근적외선과 중적외선을 포착, 가시광선 관측에 집중한 허블 망원경보다 성능이 100배 더 뛰어난 것으로 알려진다.

이론적으로 지구에서 약 38만㎞ 떨어진 달에서 날아다니는 호박벌의 열을 감지할 수 있는 감도다.

이런 성능은 열에 민감한 적외선 망원경을 다섯겹의 차광막으로 태양빛을 막아 -235℃의 초저온 상태로 유지할 수 있어 가능해졌다.

하지만 역대 가장 큰 차광막과 주경을 아리안 로켓의 지름 5.4ｍ 페어링 안에 넣느라 종이접기처럼 접었으며, 이를 우주에서 펼쳐 고정하는 과정에서 50차례의 주요 전개와 178차례 방출이 이뤄진다.

이 과정에서 하나라도 잘못되면 약 100억달러(11조8천500억원)가 투입된 웹 망원경의 성능을 떨어뜨릴 수 있는 위험요소가 300개가 넘는 것으로 알려졌다.

◇ 달 착륙에 비견되는 우주 숙제 풀어줄 망원경
웹 망원경은 역대 최강 성능을 바탕으로 빅뱅 이후 약 3억년 밖에 흐르지 않은 135억년 전 초기 우주의 1세대 은하를 관측할 수 있다.

이를 통해 모든 단계의 은하를 관측하고 비교함으로써 은하의 형성과 진화를 이해하고 은하의 분포를 파악해 암흑물질과 암흑에너지의 실체에도 한 걸음 더 다가설 수 있을 것으로 기대를 모은다.

또 외계행성 대기의 구성 성분을 분석해 생명체가 존재할 수 있는 행성인지도 파악할 수 있다.

가까이는 태양계 내 카이퍼벨트 천체나 소행성의 표면도 관측할 수 있는 등 더 멀리, 더 깊이 볼 수 있는 망원경으로 우주 곳곳을 들여다볼 수 있다.

이런 관측 능력은 기존 망원경의 한계로 미뤄뒀던 우주의 수수께끼를 풀어내며 아폴로 우주선의 달착륙처럼 우주에 대한 이해를 크게 바꿔놓을 것으로 보인다.

과학계가 잇단 발사 연기에 실망하면서 웹 망원경에 대한 기대의 끈을 놓지 못하고 학수고대한 것도 이런 이유에서다.

적외선으로 우주를 보는 웹 망원경은 애초 10억 달러를 투입해 2010년께 발사하는 계획을 갖고 시작됐으나 연이은 기술개발 차질과 예산 부족으로 비용은 10배로 불어나고 일정도 10여 년이 늦어졌다.

비용이 눈덩이처럼 증가하면서 한때 폐기론까지도 나왔으나 결국 이를 모두 극복하고 우주 전개와 배치 작업을 시작함으로써 1989년 첫 개념이 제시된 뒤 32년 만에 현실화에 한 발짝 더 다가서게 됐다.

미소 우주경쟁 시대인 1960년대 NASA의 2대 국장(1961∼1968년)으로 미국의 달 착륙 계획을 추진한 제임스 웹의 이름을 땄다.

/연합뉴스