하늘을 나는 항공기에 장착되는 천체망원경

[서울경제 파퓰러사이언스] 과학자들이 허블 우주망원경을 만들게 된 가장 큰 이유는 지상의 천체망원경보다 효과적인 우주관측이 가능하기 때문이다. 우주관측이라는 것은 곧 우주로부터 지구로 향하는 별빛을 관측하는 것인 만큼 이를 위해서는 맑고 깨끗한 날씨가 필수적이다. 하지만 날씨가 항상 맑고 깨끗할 수 없는데다 맑은 날조차도 지구 대기층을 통과한 별빛이 산란 등으로 인해 왜곡되기 일쑤다. 가장 좋은 방법은 허블 우주망원경처럼 우주에 천체망원경을 띄워놓는 것이지만 이는 막대한 비용은 물론 간단한 수리조차 우주선에 의존해야 한다. 이 같은 한계를 해결할 수 있는 대안으로 떠오른 것이 바로 소피아(SOFIA: Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) 프로젝트, 즉 13.5km의 지구 상공을 나는 대형 항공기에 천체망원경을 장착해 우주를 관측하는 것이다. 소피아 프로젝트는 우주 관측용으로 개조된 보잉 747-SP기에 관측 장비를 포함해 총 무게 20톤인 직경 2.5m 크기의 적외선 천체 반사망원경을 탑재, 우주를 관측하는 것이다. 현재 미 항공우주국(NASA)이 항공기 개조를 담당하고, 독일 항공우주센터(DLR)가 천체망원경과 관측장비를 담당하고 있다. 소피아 프로젝트는 이미 지난해 4월 첫 비행 실험에 성공했으며, 조만간 각종 운용 테스트를 거쳐 2009년부터 본격적인 우주관측을 시작할 예정이다. 운용 테스트에 1년 이상의 긴 시간이 소요되는 것은 항공기에서의 우주관측이 원리상으로는 간단하지만 소피아 프로젝트가 완성되기까지는 다양한 기술적 요건들이 충족돼야 하기 때문이다. 실제 항공기 뒤쪽의 동체에 설치된 천체망원경이 우주관측을 하기 위해서는 약 4.8m 크기의 문(개구부)을 열고 비행해야 한다. 하지만 13.5km 상공에서 항공기의 문을 여는 것이 생각처럼 간단하지 않은데다 비행 상태에서 우주를 관측하는 것 역시 쉽지 않다. 천체망원경의 경우 미세한 진동에도 민감하게 반응하기 때문이다. 또한 동체 뒤쪽에 설치된 천체망원경의 경우 차가운 고공에서 문이 열렸을 때 수증기 응축현상으로 제대로 된 관측을 하기 어렵기 때문에 외부 온도와 같은 수준으로 미리 냉동시켜 두어야 한다. 특히 적외선 센서의 경우 온도에 민감하기 때문에 지상에서도 센서 부위를 냉각시키지만 소피아 프로젝트에서는 반사용 거울을 포함해 천체망원경 전체의 냉각 상태를 유지해야 한다. 현재 소피아 프로젝트는 항공기의 문을 열지 않은 상태에서의 비행에만 성공했다. 항공기의 문을 열고 비행하는 시험과 우주관측 테스트는 내년 5월 이루어질 예정이다. 소피아 프로젝트에 의한 본격적인 우주관측이 시작되면 목성과 토성의 여러 위성들을 비롯해 우주로부터 오는 보다 다양한 대역의 적외선 영상을 통해 우주의 비밀에 한걸음 더 접근 할 수 있게 될 전망이다.