제임스 웹 우주 망원경 발사와 임무: 우주 탄생의 비밀과 생명체 거주 가능 행성 탐구

* 역자 주: 허블 우주 망원경의 1백 배 성능을 보유한 제임스 웹 우주 망원경이 12월 25일 성공적으로 우주로 발사되었다. 이번 발사는 제임스 웹 망원경이 가야 할 6개월에 걸친 150만 킬로의 긴 장정의 시작에 불과하다. 더욱이 목적지에 도착해도 테니스장 크기의 관측장비를 원격으로 펼쳐야 하는 고난도의 작업이 기다리고 있다. 이번 미션이 성공한다면 제임스 웹 우주 망원경은 두 가지 임무를 수행하게 된다. 하나는 빅뱅 이후 형성된 초기 별들이 보내는 수십억 년 이전의 빛을 적외선을 통해 관찰하는 것이고 다른 하나는 먼 행성의 대기를 관찰하면서 생명체의 거주 가능성을 살피는 것이다. 이 글은 BBC 과학기자 Jonathan Amos의 12월 25일 자 기사 James Webb Space Telescope lifts off on historic mission의 번역으로 제임스 웹 우주 망원경의 발사와 그 성능 및 주요 임무를 분석하고 있다.

제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope) 역사적인 임무를 띠고 발사되다

발사: 제임스 웹 우주 망원경이 발사되는 순간. 사진: BBC

100억 달러 규모의 제임스 웹 망원경이 우주를 밝히는 최초의 별을 보여주는 임무를 수행하기 위해 지구를 떠났다

이 관측기는 프랑스령 기아나의 쿠루 우주공항에서 발사된 아리안(Ariane) 로켓에 의해 하늘로 들어 올려졌다. 궤도 비행은 30분도 채 걸리지 않았으며 케냐 말린디의 지상 안테나가 성공적인 결과를 확인하는 신호를 받았다.

아폴로 달 착륙 건축가 중 한 사람의 이름을 딴 웹은 허블 망원경의 후계자이다. 그러나 미국, 유럽 및 캐나다 우주국과 협력하는 엔지니어들은 새로운 관측기를 100배 더 강력하게 만들었다.

로켓이 지구를 떠나는 순간 미국 우주국(NASA) TV 해설가인 롭 나비어스(Rob Navias)는 "제임스 웹이 열대우림에서 시간의 끝으로 이륙해 우주의 탄생으로 되돌아가는 항해를 시작한다"라고 말했다.

이륙은 간절히 기다려졌지만 상당한 불안도 동반했다. 지난 30년 동안 전 세계 수천 명의 사람들이 이 프로젝트에 참여했으며 아리안이 매우 신뢰할 수 있는 운반체임에도 불구하고 로켓에 관해서는 어떤 보장도 없다.

웹이 여정의 다음 단계를 시작하기 위해 분리될 때 아리안의 꼭대기에서 찍은 이미지. 사진: Arianespace

웹의 발사는 향후 6개월 동안의 복잡한 초기 활동의 시작일 뿐이다. 망원경은 지구에서 약 150만 km 떨어진 관측소로 가는 경로에 놓여 있다. 이 위치로 이동하는 과정에서 웹은 번데기에서 나오는 나비처럼 출시 당시 채택한 접힌 구성에서 자신의 포장을 풀어야 한다.

이것은 쉽지 않을 것이라고 인정한 나사 관리자인 빌 넬슨(Bill Nelson)은 다음과 같이 말했다. "수없이 많은 것들이 여전히 작동해야 하고 완벽하게 작동해야 한다는 것을 깨달아야 합니다. 하지만 우리는 큰 보상에 큰 위험이 따른다는 것을 알고 있습니다. 그리고 그게 이 사업의 모든 것입니다. 그리고 그것이 우리가 감히 탐험하는 이유입니다."

새로운 시설 기능의 핵심은 6.5m 너비의 황금 거울이다. 이것은 허블의 1차 반사경보다 거의 3배 더 넓다. 4개의 초고감도 기기와 결합된 확대된 광학 장치는 천문학자들이 우주를 더 깊이 들여다볼 수 있도록 하여 그 어느 때보다 시간을 거슬러 올라갈 수 있게 한다.

제임스 웹 우주 망원경의 6.5m 너비의 황금 거울. 사진: BBC

핵심 목표는 135억 년 전 빅뱅 직후 우주를 장악했다고 이론화된 어둠을 종식시킨 개척자 별들(pioneer stars)의 시대가 될 것이다.

탄소, 질소, 산소, 인 및 황과 같은 생명체에 필수적인 최초의 무거운 원자를 생성한 것은 이러한 물체의 핵반응이었다.

웹의 또 다른 중요한 목표는 먼 행성의 대기를 탐사하는 것이다. 이것은 연구자들이 이러한 세계가 어떤 식으로든 거주 가능한지 여부를 측정하는 데 도움이 될 것이다.

행성 천문학자이자 이 임무의 학제 간 과학자인 하이디 해멜(Heidi Hammel)은 "우리는 완전히 새로운 천체 물리학 체제, 새로운 개척지에 들어갈 것입니다. 이것이 우리 중 많은 사람들이 제임스 웹 우주 망원경에 대해 열광하는 이유입니다."라고 말했다.

펼치는 과정은 약 2주가 소요된다. 웹의 큰 거울은 초점이 맞춰져야 한다. 이 반사경을 형성하는 18개의 부분에는 곡률을 조절할 수 있는 작은 모터가 뒷면에 있다.

유럽 ​​우주국(European Space Agency)의 수석 과학 고문인 마크 마크 매코린(Mark Mark McCaughrean)은 "그리고 중요한 것은 모든 것이 매우 차가워야 한다는 것"이라고 설명했다.

"이 망원경은 실제로 섭씨 영하 233도에 있을 것입니다. 그래야만 이 망원경이 작동하기를 원하는 가시광선 너머의 적외선 파장에서 빛을 발하는 것을 멈출 수 있을 것입니다. 그래야만 최초의 은하가 탄생한 먼 우주와 다른 별 주위를 도는 행성들의 민감한 사진을 찍을 수 있을 것입니다. 그래서 갈 길이 멉니다."

제임스 웹은 너무 커서 발사 로켓의 앞부분에 맞도록 접혀야 했다. 사진: NASA/Chris Gunn