나사, 제임스웹 우주망원경 발사 연기와 동향

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▲사진출처: 미국 항공우주국(NASA)

미 항공우주국(NASA)의 제임스웹 천체망원경(JWST, James Webb Space Telescope)의 발사가 연기됐다. 나사는 2018년 10월 발사 예정이었으나 2019년 3월과 6월 사이에 발사될 예정이라고 밝혔다. 

나사 과학임무본부장인 토마스 주부첸 (Thomas Zurbuchen)은 성명서에서 “발사 시기 변경은 하드웨어나 소프트웨어 등 기술적 문제는 아니며, 나사 웹 망원경의 복잡성 때문이다”며 “하지만 시험은 예정대로 진행되고 있다”고 설명했다. 

27년 동안 인류의 우주 눈 역할을 한 허블우주망원경을 대신 할 제임스웹 우주망원경은  1996년에 시작, 과거 아폴로 계획을 추진한 제임스 웹 전 나사 국장의 이름을 따 '제임스 웹 우주망원경(JWST)' 프로젝트가 가동됐다.

제임스 웹 우주망원경은 직경 2.4m의 단일 반사경을 사용하는 허블 망원경보다 집광 면적이 7.3배 더 넓은 직경 6.5미터의 반사경을 쓴다. 그러나 직경이 너무 커 18개의 1.3m 짜리 작은 정육각형 반사경으로 나누고 종이접기처럼 접은 뒤 발사해 우주에서 펼친다는 계획이다. 

허블 우주망원경의 관측 영역은 가시광선과 근적외선 정도였지만 제임스 웹 우주망원경은 반사경이 커 관측영역도 가시광선보다는 적외선 영역 관측이 가능해 허블보다 더 멀고 희미한 천체 관측이 가능하다. 즉, 멀리 있어서 적색편이가 큰 천체나 작고 어두운 갈색왜성 등의 관측에 적외선이 가장 좋다. 또한 적외선은 우주먼지 등에 의한 감쇠가 적어 먼지를 뚫고 멀리까지 볼 수 있는 장점이 있다.

따라서 제임스 웹 우주망원경 발사가 성공하면 빅뱅 이후 약 1억 년의 우주를 적외선을 이용해 관찰할 수 있게 된다. 

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▲사진출처: 미국 항공우주국(NASA)
하지만 제임스 웹 우주망원경은 ‘돈먹는 하마’라는 꼬리표를 달고 다니고 있다. 20년 전 원래 계획을 세울 때 예산이 5억 달러~10억 달러 정도의 중간 규모로 2007년 발사예정 이었지만, 비용과 기간이 계속 지출되고 연기돼 현재 거의 100억 달러에 육박하기에 이르렀다. 

결국 미의회에서 2011년 청문회가 열렸고, 나사에 대한 예산 삭감과 제임스 웹 우주망원경 취소라는 칼을 꺼내들었지만 나사는 포기하지 않았다. 그사이 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)과 유럽우주국(ESA)이 소행성 탐사 같은 적은 비용으로 실속 있는 프로젝트들이 폭풍 성장을 이루는 것을 그저 지켜볼 수밖에 없는 지경에 이르렀다. 

한편, 프로젝트가 시작된 지 너무 오랜 시간이 흘러 제임스 웹 우주망원경 위용이 점점 추락하고 있다. 물론 지상 망원경이지만, 제임스 웹 우주망원경 보다 저렴한 초거대 지상 망원경 프로젝트인 칠레 아타카마사막에 있는 라스 캄파나스 천문대에 우리나라 천문연 등 4개국 11개 기관이 참여한 거대 마젤란망원경(GMT·Giant Magellan Telescope)이 2022년에 완공 예정으로 허블우주망원경보다 10배 더 선명한 영상을 제공한다. 따라서 우주론, 천체물리, 태양계 바깥의 외계행성에 대한 연구 등에서 핵심 질문에 대한 해답을 제공할 것으로 기대를 모으고 있다. 또 GMT는 현재 기술로 만들 수 있는 가장 큰 반사경인 지름 8.4m 거울 일곱 장을 결합해 유효 직경이 25.4m인 거울의 효과를 낸다. 이 반사경들의 표면 정밀도는 25㎚(1㎚=100만 분의 1인치)급이다. 39.3미터 유럽 초거대 망원경 EELT도 2024년에, 30m 망원경 (TMT)도 2024년에 각각 완공 예정이다. 

특히, 2008년 7억 달러 정도 들인 페르미 감마선 우주 망원경이 가동되자마자 중성자별 충돌 때 발생하는 감마선 버스트, 즉 짧은 시간에 폭발적인 고에너지 감마선이 지구에 쏟아지는 현상을 탐지, 2016년에는 약 16만3000광년 떨어져 있는 대마젤란운에 위치한 LMC P3로 이름 붙여진 쌍성계를 발견해 내는 등 엄청난 성과를 올리기 시작했다. 유럽우주국(ESA)도 2013년 연말에 천체지도 작성 임무를 수행하는 초정밀 우주망원경 가이아가 발사, 2014년부터 임무를 시작, 허블 우주망원경과 협업해 각종 프로젝트를 수행하고 있다. 

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▲사진출처: 미국 항공우주국(NASA)
그래도 그간 미국 항공우주국(NASA)과 유럽 우주국(ESA), 그리고 캐나다 우주국(CSA)의 협력 하에 제작되고 있는 제임스 웹 우주망원경이 성공한다면 외계생명체 탐사프로젝트가 가동될 계획이다. 

먼 우주에서 오는 전파신호를 추적, 외계의 지적 생명체를 찾으려는 ‘SETI 프로젝트’(Search for Extra-Terrestrial Intelligence Project)는 고도의 문명이 발달한 지능이 있는 외계생명체만 발견할 수 있지만,  제임스 웹 우주 망원경은 외계 행성의 대기 구성 성분에서 메탄과 산소 같이 공존이 불가능한 대기 성분이 대량 발견되면 생명체가 존재한다고 판단하는 것이다. 즉 원시적인 생명체라도 행성 대기 구성 성분에 영향을 줄 수 있을 정도로만 번성하면 발견할 수 있다. 

SETI 프로젝트와 비교해 발견 확률이 수십억배 높다는 얘기다. 어쩌면 제임스 웹 우주 망원경 발사 성공 후 수년 안에 외계생명체에 대한 획기적인 발표가 나올 수도 있을 것이다.

[김들풀 기자  itnews@itnews.or.kr]