천문연, 세계 최초 전천(全天) 영상분광 탐사 우주망원경(SPHEREx) 성능 시험장비 개발 완료 |
- 스피어엑스(SPHEREx) 극저온 진공챔버 개발 및 미국 설치 완료- - 미 항공우주국(NASA), 2025년 4월 발사 예정 - |
□ 과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 ‘과기정통부’)와 한국천문연구원(원장 박영득, 이하 ‘천문연’)이 미 항공우주국 스피어엑스(NASA SPHEREx*) 우주망원경 성능 시험을 위한 장비 개발을 완료했다고 밝혔다.
* Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer
ㅇ 해당 장비는 스피어엑스(SPHEREx) 망원경의 성능을 지상에서 정밀하게 시험하기 위한 시험 장비로, 천문연이 2019년 8월 개발 착수해 약 3년 만에 개발을 완료하고 지난 6월 미국으로 이송해 설치를 마쳤다.
□ 천문연이 이번에 개발한 장비 중 핵심장비는 극저온 진공챔버다.
ㅇ 우주에서 적외선을 관측하려면 우주의 온도보다 한층 저온으로 냉각되는 망원경이 필요하다. 스피어엑스(SPHEREx)에 최적화해 개발한 이 진공챔버는 망원경이 우주에서 냉각되어 도달할 영하 220도 이하의 극저온 진공상태를 구현하며,
ㅇ 앞으로 개발할 스피어엑스(SPHEREx) 망원경을 넣고 시험을 하여 망원경이 촬영하는 사진 속에서 초점이 고르게 제대로 맞춰지는지 검증하고, 사진의 각 부분에서 어떤 파장 즉, 어떤 색깔이 보이는지를 측정하는 역할을 하게 된다.
□ 극저온 챔버에서 스피어엑스(SPHEREx) 망원경의 성능을 시험하기 위해서는 거대한 챔버 자체뿐만 아니라 고가의 망원경을 안전하게 집어넣을 수 있는 보조 장비 등도 필요하다.
ㅇ 천문연은 스피어엑스(SPHEREx) 망원경 정밀 로딩 장비도 함께 개발했다. 뿐만 아니라 극저온에서 파장과 초점을 측정할 적외선 빛을 평탄하게 만들어주는 장치 등 보조 광학 장비들도 설계·제작했다.
□ 스피어엑스(SPHEREx)는 ‘전천(全天) 적외선 영상분광 탐사를 위한 우주망원경’이며 미 항공우주국 제트추진연구소(이하 ‘JPL’) 및 미국 캘리포니아 공과대학(이하 ‘Caltech’) 등 12개 기관이 참여하는 프로젝트이다.
ㅇ 프로젝트의 주요 하드웨어는 우주에서 냉각을 위한 외곽 차폐막(JPL), 적외선 검출기를 포함한 관측 기기(Caltech), 적외선 망원경(Ball Aerospace), 스피어엑스(SPHEREx)의 극저온 성능시험 장비(천문연)로 각 기관이 역할 분담해 개발하고 있다.
ㅇ 이번 천문연의 스피어엑스(SPHEREx) 극저온 성능시험 장비 개발 설치 완료는 전체 스피어엑스(SPHEREx) 프로젝트 차원에서 2021년 상세 설계 이후 본격적으로 스피어엑스(SPHEREx) 하드웨어 개발이 가시화되는 것을 의미한다.
□ 천문연과 스피어엑스(SPHEREx) 연구팀은 2023년 상반기 미국 Caltech에서 망원경의 광학성능을 검증하는 검교정 시험을 진행할 예정이다.
ㅇ 천문연은 설치한 극저온 진공 챔버를 활용하여 망원경의 우주환경시험을 주도하고, 관측자료 분석 소프트웨어 개발 및 핵심 과학연구 등에 참여할 예정이다.
□ 스피어엑스(SPHEREx)는 계획상 2025년 4월에 태양동기궤도*로 발사돼 약 2년 6개월 동안 온 하늘을 총 네 번 102개의 색깔로 촬영하는 임무를 수행할 예정이다.
* 위성 궤도면의 회전 방향과 주기가 지구의 공전 방향과 주기와 같은 궤도로서 태양과 항상 일정한 각도를 유지
□ Caltech에서 스피어엑스(SPHEREx) 관측기기 개발을 총괄하고 있는 기기 과학자인 필 콘굿(Phil Korngut) 박사는 “극저온 상태에서 우주망원경의 초점을 유지하는 것은 대단히 중요하며, 천문연의 진공챔버가 스피어엑스(SPHEREx) 발사에 있어 크게 기여하고 있다”라고 말했다.
□ 한국 측 연구책임자인 천문연 정웅섭 박사는 “제임스웹 우주망원경의 경우, ‘좁은’ 지역을 정밀하게 관측하는 데 반해, 스피어엑스(SPHEREx)는 ‘넓은’ 지역의 기본적인 물리적 특성을 제공하는 망원경”이라며,
ㅇ “추후 스피어엑스(SPHEREx)로 발견한 천체를 제임스웹 우주망원경, 거대마젤란망원경 등을 활용한 후속 관측 및 연구가 가능하다”고 밝혔다.
ㅇ 또한, 우주기술 측면에 있어서는 “이번 미 항공우주국과의 성공적인 공동 개발을 통해 적외선 우주망원경의 극저온 성능 시험 분야의 우주기술도 선진국 수준으로 도약할 수 있다”고 전했다.
□ 과기정통부 권현준 거대공공연구정책관은 “한국이 이번에 개발한 장비는 스피어엑스(SPHEREx) 프로젝트에서 가장 주요 하드웨어 장비 중 하나“라며
ㅇ ”우주 관측 분야를 선도 할 수 있는 핵심 기술 확보를 위해 세계 유수의 연구기관과 공동연구를 확대해나갈 계획”이라고 밝혔다
