우주청, 스피어엑스 우주망원경 28일 발사

천문연, 기술력 인정받아 NASA 등과 공동개발
전천 적외선 분광 관측 통해 우주 얼음 분포 최초 연구

한국천문연구원이 핵심 기관으로 참여해 개발한 차세대 우주망원경이 발사된다.

우주항공청은 한국천문연구원과 미항공우주국(NASA) 등이 공동 개발한 우주망원경 스피어엑스(SPHEREx)가 오는 28일 정오(현지시간 27일 오후 7시)에 미국 캘리포니아주 밴덴버그 우주군 기지에서 발사될 예정이라고 12일 밝혔다.

발사 대기 중인 스피어엑스 우주망원경. 우주항공청 제공.

스피어엑스는 'Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer'의 머리글자를 딴 명칭으로, 대기에 흡수되기 때문에 지상에서는 관측이 어려운 적외선을 볼 수 있는 우주망원경이다.

스피어엑스는 전체 하늘을 102가지 색으로 관측해 약 10억 개의 천체들에 대한 물리적인 정보를 얻고 세계 최초로 적외선 3차원 우주 지도를 제작하게 된다. 이를 통해 우리 은하 내에 얼음 상태로 존재하는 물과 이산화탄소의 분포를 지도화해 생명체가 존재할 수 있는 환경을 파악할 예정이다.

스피어엑스는 가로 1.5m, 세로 1.5m, 높이 1.3m, 망원경 직경 20㎝ 크기다. 고도 약 650㎞(태양동기궤도)에서 오는 28일 발사 후 2027년 8월 말까지 약 2년 6개월 동안 0.75~5.0μm 파장 범위에서 탐사를 수행할 계획이다.

스피어엑스 연구책임자인 정웅섭 천문연 책임연구원은 "20㎝ 정도 되는 구경의 작은 망원경이지만, 매우 넓은 관측 시야를 가진 광시야 우주망원경"이라면서 "천문연이 전체 성능 검증을 위한 장비를 납품했고, 전체 스트레스에 대한 성능검증도 무사히 마쳤다"고 말했다.

스피어엑스는 2019년부터 시작된 2800억원 규모의 나사의 중형 탐사 미션으로, 캘리포니아 공과대학(Caltech) 주관하에 우주청 산하 천문연과 나사 제트추진연구소(NASA JPL) 등 12개 기관이 참여한 프로젝트다. 천문연은 스피어엑스 공동개발에 참여하는 유일한 국제 협력 기관이다.

천문연은 독자적으로 개발한 근적외선 우주망원경(Near-infrared Imaging Spectrometer for Star formation history·NISS)의 기술력을 인정받아 2016년 스피어엑스 기획 단계부터 참여했으며, 2019년 선정부터 국제 공동개발을 진행해 왔다.

배경에 우주의 구조물이 보이는 SPHEREx의 단면도. 우주항공청 제공

천문연은 영하 220도의 우주 환경을 구현하는 극저온 진공챔버를 개발해 우주망원경의 광학 및 분광 성능 테스트를 주도했으며, 관측 자료를 처리할 소프트웨어 개발에도 협력했다. 천문연 개발팀은 스피어엑스가 포착할 자료를 분석하는 과학연구에도 적극 참여할 예정이다.

스피어엑스 연구 참여자인 이정은 서울대 물리·천문학부 교수는 "기존 우주망원경은 특정 영역만을 관측해 얼음 분자의 양을 측정했지만, 스피어엑스는 은하 전역을 대상으로 해서 다양한 얼음 분자의 분포 지도를 제작할 계획"이라면서 "이를 통해 얼음이 언제 어디서 어떻게 생성되고 진화해 왔는지, 그리고 이 얼음이 별과 행성의 생성 과정에 어떤 영향을 끼치는지 연구할 계획"이라고 말했다. 양유진 천문연 책임연구원은 "제임스웹 망원경이 매우 좁은 영역을 깊고 자세하게 탐사한다면, 스피어엑스는 얇지만 넓게, 전 하늘을 탐사하는 망원경"이라고 덧붙였다.

스피어엑스의 핵심 기술은 영상분광 탐사 기술로, 넓은 영역을 촬영하는 '영상관측'과 빛의 밝기를 파장별로 측정하는 '분광관측'이 결합된 기술이다. 니키 폭스(Nicky Fox) 나사 과학임무국장은 우주를 영상 분광으로 관측하는 것에 대해 "전 우주에 대해 102개에 달하는 색깔로 관측하는 것은 세계 처음으로 이루어지는 획기적인 시도"라고 표현했다.

윤영빈 우주항공청장은 "우주망원경에 최초로 적용하는 영상분광 관측 기술을 우리 연구진이 나사와 협력·개발해 활용한다는 점에서 큰 의미가 있다"면서 "우주청은 한국의 우주 연구 역량을 강화하고, 우주 산업 발전을 위한 기반을 마련하기 위해 지속적으로 천문학 분야의 국제 협력 연구를 확대할 것"이라고 밝혔다.

스피어엑스는 중량 549t, 총길이 70m 크기의 발사체 팰컨9를 통해 발사된다. 정웅섭 책임연구원은 "스피어엑스 미션은 네이처에서 올해 주목해야 할 이벤트 중의 하나로 조명된 바 있다"면서 "발사 15일 전인 현재 발사 시 충격에 대비한 음향과 진동시험을 성공적으로 마쳤다"고 설명했다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr