우주를 보는 시력 2.0의 눈, 우주 망원경

망원경이 발명된 이래로 사람들은 어두운 밤하늘에 빛나는 수 많은 천체들을 보다 더 자세하게 관찰할 수 있게 되었습니다. 기술이 더 발달하면서 성능이 뛰어난 망원경들이 개발되었으며, 그 중에서 가장 큰 광학망원경은 지름이 10m나 된다고 합니다. 

그런데 아무리 망원경의 성능이 우수해도 하늘이 흐리거나 비가 오면 아무 것도 보지 못하게 됩니다. 그리고 지구는 두꺼운 대기층이 있어서 우주에서 오는 빛 중 일부를 흡수해버리기 때문에 우주에서 오는 모든 정보를 접할 수 없습니다. 게다가 공기는 끊임없이 움직이기 때문에 천체를 보면 더 크고 흐릿하게 보인답니다. 이런저런 문제들이 참 많죠? 일련의 문제들을 해결할 수 있는 방법은 바로 망원경을 지구의 바깥으로 보내는 것입니다. 이렇게 우주로 쏘아 올려진 망원경을 ‘우주 망원경’이라고 부릅니다.

● 너무나 유명한 허블 우주 망원경

1990년에 쏘아올린 허블 우주 망원경은 우리에게 가장 잘 알려진 우주 망원경입니다. 구경 2.4m로 지상에서 가장 큰 망원경인 켁(Keck)에 비하면 아주 작은 망원경이지만, 지구에 있는 그 어떤 망원경보다 밝고 선명한 사진을 찍어왔습니다. 처음에는 망원경의 상이 흐릿하게 나타나는 문제점이 있어서 우주비행사들이 접근해서 고장난 부분을 정비했었습니다. 그 이후로는 모두 5번에 걸쳐서 장비를 업그레이드하는 작업을 수행했습니다. 

우주공간에 쏘아올린지 벌써 22년이 되었지만 여전히 허블망원경은 지구인이 만든 가장 뛰어난 ‘눈’입니다. 지구에 있는 뛰어난 성능의 망원경보다 약 50배 이상 미세한 천체를 관측할 수 있습니다. 게다가 지구의 주위를 돌면서도 한 천체를 계속 주시할 수 있습니다. 이렇게 자세를 제어하기 위해서 3개의 자이로스코프를 사용하고 있습니다. 그 덕분에 그동안 지구에서 볼 수 없었던 가장 먼 우주의 모습을 찍은 ‘허블 울트라 딥 필드’나 슈메이커-레비 혜성과 목성과의 충돌 장면과 같은 장관을 촬영할 수 있었습니다. 이제 수명이 얼마 남지 않았지만 이 망원경이 인류에게 준 영향은 정말 크고 위대하다고 할 수 있겠습니다.

● 허블이 보지 못한 세계를 보여주는 다른 우주 망원경들

허블 망원경은 그 자체로 뛰어난 성능을 가졌지만 모든 영역의 빛을 보는 역할을 하진 않습니다. 2003년에 발사된 나사의 스피처 우주 망원경은 눈에 보이지 않는 빛인 적외선을 주로 보는 역할을 하며, 역시 2003년에 발사된 나사의 갈렉스 망원경은 눈에 보이지 않는 자외선을 보는 역할을 합니다. 그 밖에 감마선은 나사의 콤프턴 우주 망원경과 글래스트 우주 망원경, 유럽 우주국의 인테그랄 우주 망원경이, 엑스선은 찬드라 우주 망원경과 유럽 우주국의 XMM-뉴턴 우주 망원경이 담당합니다. 그 밖에 감마선과 엑스선을 관측하기 위해 만든 나사의 스위프트 위성과 우주의 최초 모습을 작성한 WMAP 위성 등도 허블 망원경 이후에 발사된 우주 망원경들입니다.

● 허블 우주 망원경의 뒤를 이을 제임스 웹 우주 망원경

허블 우주 망원경은 2015년 경 수명을 다하고 사라질 것으로 보입니다. 그래서 나사에서는 허블 우주 망원경의 뒤를 이을 차세대 우주 망원경을 개발하고 있습니다. 이름은 ‘제임스 웹 우주 망원경’이며 2.4m인 허블에 비해 무려 6.5m 크기의 주경을 갖추고 있습니다. 비록 적외선 관측을 주 임무로 하게 되지만, 아마도 그 동안 볼 수 없었던 우주의 모습을 새롭게 보여줄 망원경이 될 것입니다.

우주를 바라보는 눈은 400년에 걸쳐서 계속 발전해 왔습니다. 이제 망원경을 우주 공간으로 보내서 천체를 관측하는 기술에 도달하게 되었으며, 다윈 프로젝트와 같이 우주 망원경들이 편대 비행을 하면서 우주를 관측하는 시대가 곧 다가온다고 하니 인류가 우주를 향한 끊임없는 노력은 정말 위대하다고 할 수 있을 것입니다. 우리도 이런 우주 탐험의 주인공이 될 수 있을 겁니다. 지금이라도 하늘을 올려다 보고 그 주인공이 되어 볼까요?

글 : 이기정(서울개일초등학교 교사) 

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