미국 항공우주국(NASA)이 개발한 ‘제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope)’ 설치가 최근 완료됐다. 안정적 설치의 마지막 고비로 평가된 지름 6.5m 주반사거울을 펼치는 데 성공한 것이다. 이로써 인류는 이르면 오는 7월 우주공간의 민낯을 더욱 생생히 볼 수 있게 될 전망이다. 위가젯 등 외신에 따르면 최근 NASA 우주망원경연구소는 제임스 웹 우주망원경이 주거울 펼치고 임무 수행을 위한 마지막 고비를 넘겼다고 밝혔다. 이는 지난해 크리스마스 당일 발사된 이후 보름여 만의 일이다.

 

10여년 간 우주 관측 수행 첫 걸음

앞서 발사된 허블우주망원경의 뒤를 잇는 제임스 웹은 무려 100억 달러(한화 약 12조 원)가 투입된 차세대 우주망원경으로 평가된다. NASA·유럽우주국(ESA)·캐나다 등이 참여해 지난 25년간의 연구 끝에 개발해냈다.

NASA는 지난달 25일 망원경 발사 3일 뒤 태양 가림막 배치를 시작한 데 이어 31일에는 가림막을 펴기 시작했다. 지난 4일에는 태양 가림막을 펼쳤으며, 마지막으로 보조거울과 주반사거울까지 성공적으로 전개해내면서 주요부품 배치가 모두 성공적으로 완료됐다. 이를 두고 외신들은 역대 최고 성능을 갖춘 이번 우주망원경의 상태가 양호하다는 강력한 신호로 해석했다.

제임스 웹 우주망원경의 주거울은 18개 육각형 거울이 벌집 모양으로 연결됐으며, 좌우의 거울이 접힌 상태로 로켓에 실려 발사됐다. 특히 주거울 소재는 베릴륨 금속으로 가볍고 단단하면서도 저온에 강하다. 겉면은 빛 반사율이 우수한 금으로 덮였다. 주거울을 모두 편 크기는 지름이 6.5미터에 달하며, 앞선 허블우주망원경의 2.7배 규모로 전해졌다. 허블우주망원경 대비 빛을 6.25배 더 많이 모으고 시야각은 15배 이상 넓다.

앞서 제임스 웹은 주거울 배치 전 또 한 고비로 평가된 테니스 코트 크기의 차양막을 전개하고 팽팽히 고정시키는 작업을 성공적으로 마무리했다. 가로 21m, 세로 14m 크기로 이뤄진 차양막은 5겹의 얇은 막으로 구성됐다.

태양을 향한 쪽은 섭씨 100도가 넘는 고온인 반면, 우주를 관측하는 반대쪽은 영하 230도의 극저온 상태를 유지할 수 있다. 제임스 웹에 장착된 적외선 관측기는 이같은 극저온 상태에서도 매우 미세한 빛까지 담아낸다. 이에 대해 NASA는 제임스 웹이 금으로 도금된 거대 거울과 적외선 관측 도구를 사용해 이전 허블우주망원경 대비 관측 성능이 약 100배 더 우수하다고 설명했다.

특히 제임스 웹에는 분광계를 결합한 특수 카메라가 장착돼 목성 위성에 있는 작은 빛까지 감지해낼 만큼 우수하다. 실제 최대 1000광년 거리 행성의 산소 분자까지 확인할 수 있는 것으로 알려졌다.

지난달 25일 지구를 떠난 제임스 웹은 지금까지 약 100만㎞를 날았다. 11일 오전 기준 지구로부터 114만㎞(71만 마일) 떨어진 지점을 통과 중인 것으로 파악된 가운데 목적지인 제2 라그랑주점(L2) 진입까지 약 36만㎞ 남은 상태다.

이 지점은 태양과 지구 중력, 우주선 원심력이 균형을 이루는 곳이라 망원경이 안정적인 관측 궤도를 유지할 수 있다.다만 제임스 웹은 관측 궤도에 도착하더라도 이후 5개월 간 거울 초점 조정, 기기 점검, 시험 관측 등 사전 작업을 마쳐야 한다. 따라서 전 작업이 순조롭게 진행된다는 전제하에 일러도 7월에야 공식적인 관측 활동에 나설 수 있다.

‘우주 쓰레기’와 ‘미소(微小) 운석’ 대비책 마련도 병행

이런 가운데 제임스 웹이 실제 심(深)우주의 생생한 관측에 성공하기 위해선 ‘우주 쓰레기’와 ‘미소(微小) 운석’이라는 복병을 넘어서야 한다는 경고가 나온다.

미셸 탈러 NASA 박사는 최근 유튜브 방송에서 “제임스 웹 망원경은 미소 운석으로부터 충격을 받게 될 수 있다”며 “임무 수행 기간 웹 망원경의 반사경에 손상 가능성이 있을 수 있다”고 분석했다. 줄리 반 캠펜 NASA 박사도 “웹 망원경이 우주 쓰레기(debris)와 부딪혔다고 가정하면, 반사경 손상과 같은 문제가 나타날 것”이라고 했다.

테니스장 규모로 거대한 크기라는 점을 감안하면 제임스 웹 망원경이 우주 파편과 충돌할 가능성이 적지 않다는 것이다. 그러나 NASA 측은 제임스 웹 망원경의 보호 관점에서 이미 대비책을 마련했다고 자신하는 분위기다. 이와 관련, 반 캠펜 박사는 “(망원경) 보호 관점에서 보면 (리스크가) 크지는 않을 것”이라며 “그것(우주 쓰레기 등 충돌)은 이미 우리 계산 중 일부였다”고 밝혔다.

제임스 웹 망원경 개발에 참여한 과학자와 엔지니어는 지난 수십여 년 관련 시뮬레이션을 진행하면서 대비책을 마련한 것으로 전해졌다. 또한 약간의 손상에는 임무 수행이 가능하도록 설계됐으며, 특히 관측 궤도인 ‘라그랑주 L2 지점’은 매우 깨끗한 우주 환경이다.

다만 제임스 웹 망원경의 임무기간이 최소 10년에 달한다는 점을 고려하면 장기적 관점에서 심우주 관측 등을 통해 시시각각 달라지는 관측 환경에 맞춰 융통성 있게 대비하겠다는 게 NASA 측 설명이다.

한편 제임스 웹 우주망원경은 우주 형성 초기 발생한 일들을 관찰하는 것이 주요 임무다. 과학계 일각에선 제임스 웹 관측을 통해 지구 이외에 인간이 생존할 수 있는 또 다른 행성을 찾을 수도 있다는 기대감까지 드러내고 있다.