미국 항공우주국(NASA·나사)의 차세대 우주망원경인 제임스웹 우주망원경이 2017년 5월 16일 텍사스 휴스턴의 나사 존슨우주센터에서 발사 전 마지막 극저온 시험을 거치고 있다. 연합뉴스
우주의 신비를 풀어줄 제임스웹 우주망원경(JWST)은 인간을 달에 처음 내려놓은 아폴로 프로그램을 이끈 미국 항공우주국(NASA·나사) 두 번째 국장인 제임스 에드윈 웹(1906∼1992년)의 이름에서 따왔다.
그는 재임 기간(1961~1968년) 75건이 넘는 우주탐사 임무를 수행했고 무인 우주선 기술에 투자하는 등 미래 우주탐사에 필요한 연구개발 기반을 갖추게 했다는 평가를 받는다. 특히 아폴로1호의 화재 사고로 인명 피해가 나자 당시 정치권에서 아폴로 달 탐사 계획을 취소해야 한다는 목소리가 높았지만 그는 비난 여론에 맞서 끝까지 도전해 결국 인류가 달에 첫발을 내딛게 했다.
그의 도전 정신을 이어받은 웹 망원경의 성능은 허블 및 스피처 망원경을 압도한다. 제작 비용만 100억 달러(약 13조 1400억 원)에 달해 인류 역사상 가장 강력한 우주관측 장비로 꼽힌다.
우선 망원경의 핵심이자 빛을 감지하는 주경은 지름(6.5ｍ)은 허블 망원경의 2.7배, 면적(25㎡)은 허블의 6배다. 주경이 클수록 더 많은 빛을 감지할 수 있기 때문이다. 무게는 6500㎏으로 허블의 절반 정도다. 주경의 무게만 625㎏이다.
웹 망원경은 지구 밖 약 600㎞ 궤도를 도는 허블보다 지구에서 훨씬 멀리 떨어진 약 150만 ㎞에서 우주를 관측한다. 나사는 자료를 통해 “우주빅뱅이 시작된 뒤 수억 년 후인 135억 년 전의 우주관측도 가능하다”고 밝혔다.
다만 더 먼 곳에서 관측을 하면서 허블이 보지 못한 우주의 광경을 볼 수 있지만 너무 멀리 떨어져 있다 보니 허블과 달리 우주선을 보내 정비할 수는 없다.
웹 망원경의 해상도는 40㎞ 거리에서 1페니 동전을, 550㎞ 거리에서 축구공을 볼 수 있는 수준이다. 허블은 주로 가시광선을 감지하지만 웹 망원경은 파장이 더 긴 근적외선과 중적외선을 더 높은 감도로 포착할 수 있어 허블보다 더 멀리 볼 수 있다.
주경은 금으로 도금한 육각형의 베릴륨 거울 18개를 벌집 모양으로 이어 붙였다. 주경 전체를 금으로 코팅한 것은 금은 파란색을 흡수하지만 빨간색과 적외선을 매우 잘 반사해 적외선 감지에 용이하기 때문이다. 웹 망원경에 사용한 금은 48.25g으로 골프공 정도 질량이다. 여기에 초음속 항공기 부품에 사용되는 베릴륨을 첨가한 합금은 가벼우면서도 강도가 높고 극저온에서도 안정적이다.
또 웹 망원경은 테니스장 크기의 5겹 차광막을 달았다. 매우 희미한 적외선을 감지하려면 망원경 자체에서 나오는 열이 간섭하지 않도록 망원경을 -223도의 극저온 상태로 유지해야 하기 때문이다. 이는 최고 125도인 차광막 반대편의 온도와 대비되는 수준이다. 실제 태초의 우주를 보려면 지구에서 망원경 없이 볼 수 있는 가장 희미한 별보다도 100억 배 더 희미한 물체를 감지할 수 있어야 한다. 이는 허블이 볼 수 있는 것보다 10~100배 더 희미한 수준이다. 웹 망원경의 차광막은 궤도에서 항상 태양 쪽을 향하게 돼 있고 이를 통해 태양·지구·달 등에서 방출되는 열을 차단, 열에 매우 민감한 망원경을 보호하게 된다. 웹 망원경 운영 기간은 최소 10년이다. 하지만 연료가 충분해 20년까지도 운영이 가능한 것으로 알려지고 있다.
한국천문연구원의 외부은하관측연구그룹장인 양유진 박사는 “웹 망원경은 극한 기술과 엄청난 예산을 들인 기념비적 프로젝트”라며 “첫 사진 공개는 발사 후 올해 초부터 6개월간 큰 노력을 기울인 끝에 정상 동작한다는 것을 확인한 의미가 있다”고 말했다.
