한국 천문연구원이 미국 항공우주국(NASA)의 스피어렉스((SPHEREx) 우주망원경 성능을 검증하는 초정밀 시험 장비를 개발하면서 이 장비가 향후 어떻게 운용될지에도 관심이 쏠린다.
천문연과 NASA 제트추진연구소(JTL)는 16일(현지시간) 스피어렉스 망원경 성능을 지상에서 시험하는 극저온 진공 체임버 등의 핵심 장비를 캘리포니아공과대학(Caltech·캘텍)의 캐힐 천문천체물리학 센터 실험실에 설치했다고 밝혔다.
천문연은 앞서 스피어렉스 우주망원경의 핵심 성능인 적외선 영상분광 기술을 개발했고, NASA는 이 기술을 적용한 스피어렉스 망원경을 2025년 4월 우주로 발사한다.
스피어렉스는 영상분광을 통해 세계 최초로 전 우주를 102가지 색깔로 촬영하고, 천문연과 NASA는 관측 자료를 토대로 3차원 우주 지도를 제작해 우주 진화의 역사를 규명하게 된다.
무엇보다 이 망원경이 혹독한 우주 환경에서 제대로 작동하기 위해선 지상 실험실에서 완벽한 사전 테스트를 거쳐야 하고 이를 가능하게 해주는 것이 천문연이 개발한 극저온 진공 체임버다.
스테인리스스틸 재질의 이 체임버는 우주 환경과 같은 -220℃ 이하의 진공 상태를 구현한다. 연구진은 이 체임버에 망원경을 넣어 광학 성능을 시험한다.
적외선 망원경을 시험하는 초정밀 광학 장비인 만큼 이 체임버에는 앞으로 직경 50㎝의 사파이어 창문도 달리게 된다.
사파이어 창문은 NASA가 제작하며 이 창문은 현재 성능 시험을 진행 중인 것으로 알려졌다.
이 특수 창문은 체임버 내로 적외선을 보내는 역할을 한다.
창문을 사파이어로 만드는 이유는 적외선 파장을 투과시키면서 진공 환경을 견뎌야 하기 때문이다. 다른 가시광선을 차단하기 위해 특수코팅도 입혔다.
천문연에 따르면 이 사파이어 창문은 깎는 데만 1년이 걸렸고 가격은 대략 2억 원에 달한다고 한다.
사파이어 창문이 부착되면 한미 양국 연구진은 내년 상반기 중으로 스피어렉스의 광학 성능을 검증하는 시험을 진행하게 된다.
연구진은 이 시험을 통해 스피어렉스가 우주를 촬영할 때 초점을 제대로 맞추는지를 검증하게 된다.
스피어렉스 광학 장비는 카메라 역할을 하는 검출기와 적외선을 모으는 장치 사이의 거리를 조정해 초점을 맞추게 된다. 이 작업은 사람 머리카락 굵기의 약 10분의 1인 7.5㎛(마이크로미터·100만분의 1m) 범위에서 이뤄진다.
미국 연구진은 스피어렉스 프로젝트에 한국산 장비가 없어서는 안 된다며 칭찬을 아끼지 않았다.
스피어렉스 관측기기 개발을 책임진 필 콘구트 캘텍 연구원은 "우주망원경 발사에 앞서 초점을 정확하게 맞추는 것이 절대적으로 필요하다"며 "한국 천문연이 개발한 극저온 진공 체임버를 통해서만 이 목표를 달성할 수 있다"고 설명했다.
NASA와 캘텍은 진공 체임버가 워낙 중요한 장비이다 보니 신줏단지 모시듯 이 장비를 지하 실험실에 설치했다.
장비가 커서 건물 정문을 통과할 수 없게 되자 30t 크레인을 동원해 건물 지하와 연결되는 도로의 상판 구조물을 들어 올렸고, 이 공간을 통해 체임버를 조심스럽게 옮겼다.
스피어렉스 한국 측 연구책임자인 정웅섭 천문연 박사는 "스피어렉스 한국산 장비에 대한 미국 연구진의 기대가 크다"며 "이번 프로젝트 참여는 앞으로 한국에서 중대형 우주망원경을 개발하는 데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.
