[와우! 과학] 대형 풍선에 천체 망원경 매달아 우주를 본다 - 슈퍼빗 망원경

[서울신문 나우뉴스]

지상에서 최종 점검 중인 슈퍼빗 망원경과 풍선에 매달려 하늘을 나는 슈퍼빗 망원경

31년 전 발사된 허블우주망원경은 천문학의 새 역사를 쓴 망원경으로 불린다. 주경(primary mirror, 망원경에서 가장 큰 거울로 망원경의 크기를 비교하는 기준)의 지름은 2.4m로 지상에 건설된 8~10m급 대형 천체망원경보다 작은 크기지만, 대기의 간섭이 없는 우주 공간에서 선명한 이미지를 촬영해 지구로 전송했기 때문이다. 이렇게 우주 망원경의 성능이 탁월하기 때문에 미 항공우주국(NASA)은 10조 원 이상의 막대한 비용을 들여 차세대 우주 망원경인 제임스 웹 우주 망원경을 발사할 예정이다.

그런데 지구 대기의 간섭을 피하기 위해서 반드시 우주 공간으로 올라가야 하는 것은 아니다. 사실 성층권만 올라가도 대기 간섭의 상당 부분을 피할 수 있다. NASA와 독일우주국의 합작 항공 망원경인 소피아(SOFIA·Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)는 보잉 747SP를 개조해 2.5m 구경의 망원경을 탑재해 13.7㎞ 고도에서 우주를 관측한다. 이 고도에서 관측해도 지표에서는 관측하기 어려운 파장을 관측할 수 있다.

NASA의 지원을 받은 토론토, 더햄, 프린스턴 대학의 합동 연구팀은 고고도 풍선을 이용해 이보다 더 높은 고도에서 우주를 관측하는 수퍼빗(SyperBIT·Superpressure Balloon-borne Imaging Telescope) 풍선 망원경을 개발 중이다. 지표에서 수십㎞ 이상 높이를 비행할 수 있는 헬륨 풍선은 본래 기상 연구용으로 사용됐으나 최근에는 통신용으로 사용하려는 시도가 있을 만큼 관련 기술이 크게 발전해 더 대형의 관측 기기를 올려보낼 수 있게 됐다. 그러면서도 가격은 오히려 대형 여객기보다 훨씬 저렴하다. 천문학자들이 대형 풍선에 주목한 이유다.

슈퍼빗 망원경이 촬영한 독수리 성운의 창조의 기둥(Pillars of Creation). 지구에서 7,000광년 떨어진 성운이다.

수퍼빗 연구팀이 사용하는 헬륨 풍선은 지상에서는 매우 작은 크기나 40㎞ 고도에서는 축구장과 맞먹는 532,000㎥ 크기로 팽창한다. 연구팀은 여기에 50㎝ 구경의 비교적 작은 망원경을 탑재해 풍선 천체 망원경 기술을 연구했다. 이렇게 높은 고도에서는 기상 현상은 물론 대기의 99.5%를 피할 수 있어 우주 망원경에 근접한 이미지를 촬영할 수 있다. 그러면서도 발사 비용이 우주 망원경과는 비교할 수 없을 만큼 저렴하고 수리와 유지 보수도 쉽다는 장점이 있다.

현재 연구팀이 사용한 50㎝ 구경 망원경은 최종 스펙이 아니라 고고도 풍선 망원경의 가능성을 검증하고 관련 기술을 연구하는 목적이다. 연구팀은 1.5m급 망원경을 탑재해 실제 관측에 돌입할 예정이다. 참고로 슈퍼빗에 탑재할 수 있는 망원경의 최대 구경은 2m다. 풍선 망원경이 항공 망원경과 우주 망원경의 중간에서 우주의 비밀을 풀어낼 수 있을지 결과가 주목된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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