제임스 웹 우주 망원경이 어제부로 L2점에 도달하여 모든 전개를 완료하였고, 현재 궤도 안정화 중이다.

오늘은 이 제임스 웹 우주망원경에 대해서 알아보겠다.

1. 개발 배경

허블 우주 망원경이 가동을 시작한 것은 1990년, 지금으로부터 30년도 더 된 일이였다. 

초기에는 실망스러웠지만, 개선에 개선을 거듭한 결과, 지구상의 어떤 망원경으로 좆지랄을 해도 쏴올린지 30년 된 이 허블을 못따라올 지경에 이르렀다.

https://www.google.com/sky/#latitude=-27.792043167272915&longitude=-126.81719269603096&zoom=13&Spitzer=0.00&ChandraXO=0.00&Galex=0.00&IRAS=0.00&WMAP=0.00&Cassini=0.00&slide=16&mI=1&oI=2

https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble_Deep_Field

허블 울트라 딥 필드라고 이름붙여진 이 사진은, 에리다누스자리와 화로자리 사이의, 보름달 너비의 1/50밖에 안되는 이 영역은, 800회에 걸쳐 노출시간 1백만 초를 들여 촬영한 사진이다.  

발사 직후의 허블 망원경은, 가동 직후 발견된 광학적 문제로 인하여 해상도가 상당히 나쁜 사진을 보내왔고 이를 수리하느라 예산에 추가 지출이 생기게 되어 당시 여론은 매우 좋지 못하였다.

이 망원경의 발사와 운용에는 총 10조원에 달하는 예산이 투입되었는데, 수명 30년으로 계산해도 하루에 10억원 꼴로 꼬라박아야 발사할 수 있는 물건이기 때문이다.

그러한 물건을 뭐가 없다고 생각되던, 아무것도 없는 깜깜한 우주를 열흘씩이나 투자해서 촬영해보자고 주장한 당시 허블망원경의 총책임자는 대가리에 총맞은게 아니냐는 소리도 들었을 정도다.

허나 아무것도 없는 줄 알았던 우주를 오래 촬영한 결과, 이렇게 수많은 은하들이 있단 걸 알게 된 과학자들은, 이 자료가 우주 초기 은하들의 형성을 연구하는 데 중요한 자료가 된다는 것을 알게 되었고 이보다 더 뛰어난 망원경의 설계에 들어가게 된다.

2. 그렇다면 허블 망원경과 무엇이 다른가?

허블은 단일 반사경, 직경 2.4m짜리를 쓰고 제임스 웹 망원경은 직경 6.5미터짜리를 쓴다.

이렇게 큰 방원경을 그대로 발사하는것은 아폴로 시절의 새턴 로켓을 들고와도 불가능하였기 때문에, JWST는 반쯤 구겨진 형태로 발사되어 궤도로 향하는 과정에서 스스로 조립되게 하였다.

이렇게 큰데도 가볍고 강한 베릴륨을 소재로 금을 코팅하여 반사경을 만든 덕에, 망원경 전체의 무게는 6.5톤으로 허블의 절반정도밖에 안된다.

광학적으로, 허블은 반사경이 두 개이지만 JWST는 반사경이 세개나 들어가 있다. 

따라서 시야가 더 넓고, 광학적 색 수차를 없앨 수 있다.

더불어 허블의 주된 관측 영역은 가시광선과 근적외선 정도였다. 이후에 우주왕복선이 ㅈ되게 뺑이쳐서 자외선까지 보기도 했지만.

하지만 아까 허블보다 더 먼 곳의 천체를 관측할 것이라고 했는데, 이는 멀리 있어서 적색편이가 큰 천체나 작고 어두운 행성을 보다 효과적으로 관측하기 위함이다.

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%81%EC%83%89%ED%8E%B8%EC%9D%B4

가시광선 관측 따위는 이미 지상의 우주망원경들에 여러가지 보정을 거치면 잘 할수 있으므로, 대기의 수증기와 우주먼지에 의한 빛의 감쇠를 감안하여 JWST는 적외선 관측 우주망원경이 되었다.

3. 제임스 웹 우주 망원경의 구조

이렇게 적외선을 관측할려니 한가지 문제가 생겼다.

적외선은 상온 수준의 낮은 온도의 물체도 미친듯이 뿜어내고 있다. 코로나 시국에 우리가 쓰는 체온 측정기도 적외선을 쓰고 있으니까.

즉 망원경이 열을 받으면, 렌즈와 필름 속에서 플래시가 뻥뻥 터지는 카메라와 비슷한 형상이 되어버리는 것이다.

이를 위해, 망원경 아래에 천막같은 5겹의 차양을 설치해 태양과 지구로부터 오는 직사광선과 복사열을 차단하였다. 

또 발열을 최대한 막기 위해, 탑재된 컴퓨터는 단 11밀리와트급의 전력을 사용하는 컴퓨터를 제작하여 붙였다.

지금 싱붕이가 쓰는 1.3볼트 때려박은 3700x가 현재 60와트를 먹고 있는걸 보고있자니 실로 나사엔 외계인이 있는게 아닐까 진지하게 걱정이 되기 시작한다.

이렇게 고정된 차양 하나로 태양빛과 지구빛을 동시에 차단해야 하므로, 태양과 지구가 언제나 같은 방향에 있는 라그랑주 L2점을 택한 것은 실로 현명하다고 볼 수 있다.

JWST의 궤도 반지름은 지구가 태양을 공전하는 궤도 반지름을 약 1프로 확장한 수준이다.

단, 한가지 문제가 있는데

https://gall.dcinside.com/mgallery/board/view/?id=singlebungle1472&no=400483&search_pos=-393600&s_type=search_subject_memo&s_keyword=%EC%82%BC%EC%B2%B4&page=1

태양-지구의 L2점은 불완전 평형점이기 때문에, 그냥 가만히 두면 여러가지 영향으로 점차 위치를 벗어나게 된다.

그래서 과학자들은 L2점을 하나의 중력원으로 보고, 그 L2점을 6개월마다 공전하는 형태로 항상 태양빛을 받아 2kw 수준의 전력을 발전할 수 있게 하였다.

이렇게 하면 지구상에서 상대적으로 이동하지 않는 것처럼 보이기 때문에, 일정한 시간에 매일 교신하기에 유리하다.

4.문제점

지금껏 역사상 "인류"가 지구에서 가장 멀리 벗어났던 적은, 아폴로 13호의 사고로 인한 우주 포류 때였다.

허블 우주 망원경이야 지구 궤도상에서 빙글빙글 돌면서 문제생기면 우주비행사 뺑뺑이쳐서 셔틀로 좆뺑이치기가 가능했지, 제임스 웹 우주망원경은 그러기에는 너무너무 먼 거리에 있다.

케플러 우주 망원경도 2013년에 반쯤 작살이 나버렸고, 따라서 5년동안 과학자들이 눈물나는 똥꼬쇼로 관측을 지속해 왔는데 제임스 웹은 그것조차 불가능한 수준이다.

따라서 고장이 나면 고장났다 이기 하고 그냥 버려야 한다. 물론 우리 똑똑한 나사 외계인들이 그것도 감안하고 꼼꼼히 만들어 보내느라 발사가 이렇게 지체되었겠지만.

5. 목적

크게 4개의 핵심 목표를 가지고 있다. 최초의 별과 은하의 관측, 은하의 형성과 진화의 연구, 별과 행성계의 행성 연구, 그리고 행성계와 생명의 기원 연구.

현재 우주망원경이 관측할 수 없거나 매우 힘든, 적색 편이 이상의 천체의 관측과 빅뱅 직후의 우주를 관측하는 것이 목표이다.

다만 아직 최초의 별과 은하의 정확한 물리적 상황을 모르기 때문에, 받아본 결과가 어떤 모습일 지는 아직 아무도 모른다.

다음편에는 아폴로 13호의 사고에 대하여 써보겠다.