韓, 세계 최초 전천 영상분광 탐사 우주망원경 성능 시험장비 개발

스피어엑스 단면도와 운영 상상도. /과학기술정보통신부

과학기술정보통신부와 한국천문연구원은 미항공우주국(NASA) 스피어엑스(SPHEREx) 우주망원경 성능 시험을 위한 장비 개발을 완료했다고 17일 밝혔다.

스피어엑스는 ‘전천(全天) 적외선 영상 분광 탐사를 위한 우주망원경’이다. NASA 제트추진연구소와 미국 캘리포니아 공과대학 등 12개 기관이 참여하는 프로젝트이다. 주요 하드웨어는 우주에서 냉각을 위한 외곽 차폐막, 적외선 검출기를 포함한 관측 기기, 적외선 망원경, 스피어엑스의 극저온 성능시험 장비 등 각 기관이 역할 분담해 개발 중이다.

스피어엑스 검·교정 장비 개발에 참여한 연구진. /과학기술정보통신부

이번에 개발한 장비는 스피어엑스 망원경의 성능을 지상에서 정밀하게 시험하기 위한 시험 장비이다. 천문연은 지난 2019년 8월 개발 착수해 약 3년 만에 개발을 완료하고 지난 6월 미국으로 이송해 설치를 마쳤다.

천문연이 이번에 개발한 장비 중 핵심 장비는 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. 앞으로 개발할 스피어엑스 망원경을 넣고 시험해 망원경이 촬영하는 사진 속에서 초점이 고르게 제대로 맞춰지는지 검증하고, 사진의 각 부분에서 어떤 파장 즉, 어떤 색깔이 보이는지를 측정하는 역할을 한다.

과기정통부와 천문연에 따르면 극저온 챔버에서 스피어엑스 망원경의 성능을 시험하기 위해서는 거대한 챔버 자체뿐만 아니라 고가의 망원경을 안전하게 집어넣을 수 있는 보조 장비 등도 필요하다.

천문연은 스피어엑스 망원경 정밀 로딩 장비도 개발했다. 뿐만 아니라 극저온에서 파장과 초점을 측정할 적외선 빛을 평탄하게 만들어주는 장치 등 보조 광학 장비들도 설계·제작했다.

이번 천문연의 스피어엑스 장비 개발 설치 완료는 전체 프로젝트 차원에서 하드웨어 개발이 가시화되는 것을 의미한다. 천문연과 스피어엑스 연구팀은 오는 2023년 상반기 캘리포니아 공과대학에서 망원경의 광학성능을 검증하는 검·교정 시험을 진행할 예정이다.

스피어엑스는 계획상 2025년 4월 태양동기궤도로 발사돼 약 2년 6개월 동안 하늘을 총 네 번 102개의 색깔로 촬영하는 임무를 수행할 예정이다. 태양동기궤도는 위성 궤도면의 회전 방향과 주기가 지구의 공전 방향과 주기와 같은 궤도로, 태양과 항상 일정한 각도를 유지하는 것을 의미한다.

필 콘굿 캘리포니아 공과대학 박사는 “극저온 상태에서 우주망원경의 초점을 유지하는 것은 대단히 중요하며, 천문연의 진공챔버가 스피어엑스 발사에 있어 크게 기여하고 있다”라고 말했다.

정웅섭 천문연 박사는 “이번 NASA와 성공적인 공동 개발을 통해 적외선 우주망원경의 극저온 성능 시험 분야의 우주기술도 선진국 수준으로 도약할 수 있다”라고 했다.

권현준 과기정통부 거대공공연구정책관은 “한국이 이번에 개발한 장비는 스피어엑스 프로젝트에서 가장 주요 하드웨어 장비 중 하나이다”라며 “우주 관측 분야를 선도 할 수 있는 핵심 기술 확보를 위해 세계 유수의 연구기관과 공동연구를 확대해나갈 계획이다”고 밝혔다.

김양혁 기자(present@chosunbiz.com)

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