"3D 우주 지도 만든다"...2025년 우주로 향하는 NASA '스피어X'

우주망원경 ‘스피어X’ 우주 탐사 상상도. 사진=미 항공우주국 제트추진연구소(NASA JPL)
우주망원경 ‘스피어X’ 우주 탐사 상상도. 사진=미 항공우주국 제트추진연구소(NASA JPL)

제임스 웹 우주망원경이 올 여름 첫번째 별 사진을 보내올 것으로 기대되는 가운데, 전체적인 우주 3D 지도를 제작하기 위한 또 다른 우주망원경 ‘스피어X’의 디자인이 완성됐다.

미 항공우주국 (NASA, 이하 ‘나사’)는 우주를 지도화하는 임무 ‘스피어X(SPHEREx)’의 망원경 디자인을 완성했으며, 늦어도 2025년 4월까지 발사할 예정이라고 24일(현지 시간) 밝혔다.

스피어X 설계(왼쪽)와 랜더링 이미지. 사진=미 항공우주국 제트추진연구소(NASA JPL)
스피어X 설계(왼쪽)와 랜더링 이미지. 사진=미 항공우주국 제트추진연구소(NASA JPL)

스피어X 임무는 137억년 전 빅뱅 직후 어떤 일이 있었는지, 은하가 어떻게 형성되고 진화하는지, 우리 은하에 물⋅이산화탄소 등 생명 형성에 중요한 영향을 미치는 분자가 어떻게 분포되어 있는지 등을 알아내는 것을 목표로 한다.

언뜻 제임스 웹과 비슷한 역할을 할 것으로 들리지만 개념이 다르다. 스피어X는 6개월마다 총 4번 스캔해 하늘의 99%를 지도화할 계획이다. 관측 대상은 약 80억 광년 떨어진 천체를 포함 대략 10억 개 정도다. 단기간에 넓고 많은 천체를 스캔하는 것이다.

반면 현재까지 30년 간 활동하고 있는 허블 망원경은 하늘의 약 0.1%만을 포착했다. 스피어X와 달리 허블과 제임스 웹은 ‘깊고 정밀한’ 탐사를 수행하고 있기 때문이다.

베스 파빈스키 나사 제트추진연구소(NASA JPL) 스피어X 사업부 차장은 “인간 개개인을 조사하는 것과 전체 인구를 조사하는 것의 차이”라며 “제임스 웹과 스피어X 연구는 상호 보완 관계에 있다”고 설명했다.

제임스 웹 우주망원경(위)과 스피어X 우주망원경. 사진=미 항공우주국 제트추진연구소(NASA JPL)
제임스 웹 우주망원경(위)과 스피어X 우주망원경. 사진=미 항공우주국 제트추진연구소(NASA JPL)

스피어X는 제임스 웹과 디자인에서도 차이를 가졌다. 제임스 웹은 금빛 육각거울 18개를 이은 지름 6.5미터의 주경과, 테니스 코트장 넓이의 태양 차광막을 가진 역대 가장 큰 망원경이다. 반면 스피어X의 주경은 20센티미터(8인치)에 불과한 주경과 3.2미터의 소박한 차광막을 갖추고 있다.

제임스 웹과 스피어X의 또 다른 공통점은 인간의 눈이 감지할 수 있는 범위를 벗어난 파장인 적외선을 수집한다는 점이다. 전 우주를 97개 색으로 관측한다.

스피어x에는 '영상분광 관측 기술'이 집약되어 있다. 영상분광 기술은 넓은 영역을 동시에 관측할 수 있는 '영상관측(Imaging)’과 개별 천체 파장에 따른 밝기의 변화를 측정하는 '분광관측(Spectroscopy)’이 통합된 기술이다. 관측 영상과 각 천체 방출 스펙트럼을 재구성해 우주 공간을 3차원으로 구현할 계획이다.

한편, 스피어X 제작에는 한국천문연구원도 참여했다. 천문연은 캘리포니아공과대(Caltech, 주관기관), 나사 제트추진연구소(NASA JPL), 미국 볼에어로스페이스등과 함께 나사에 스피어x를 제안해 2019년 공동 개발팀으로 최종 선정됐다.

천문연은 이번 임무에 유일하게 미국 기관이 아닌 국제기관으로 참여한다. 천문연이 개발한 근적외선 영상분광기(NISS) 등 적외선을 이용한 우주탐사 기술이 높이 평가받았으며, 실제로 스피어X에는 이를 적용한 선형분광필터가 사용된다.

전자신문인터넷 서희원 기자 (shw@etnews.com)