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[칼럼] 최첨단 우주망원경 성능 시험 장비 개발

김창석 국장 | 기사입력 2022/08/18 [14:14]

[칼럼] 최첨단 우주망원경 성능 시험 장비 개발

김창석 국장 | 입력 : 2022/08/18 [14:14]

 

과학기술정보통신부와 천문연은 NASA 최첨단 우주망원경(宇宙望遠鏡) 성능 시험(性能試驗) 장비개발(裝備開發)로 스피어엑스 프로젝트 하드웨어 장비 극저온(極低溫) 진공 챔버에 따른 17일 미 항공우주국(NASA)의 우주망원경(宇宙望遠鏡) ‘스피어엑스(SPHEREx)’ 성능시험(性能試驗)을 위한 장비개발(裝備開發)을 완료했다고 밝혔다. 미국 Caltech에서 스피어엑스 관측기기 개발을 총괄하고 있는 기기 과학자(科學者)인 필 콘굿 박사는 극저온(極低溫) 상태에서 우주망원경(宇宙望遠鏡)의 초점을 유지하는 것은 대단히 중요하며, 천문연(天文硏)의 진공챔버가 스피어엑스 발사에 크게 기여하고 있다고 밝혔다.

 

한국 측 연구책임자인 천문연 정웅섭 박사는 스피어엑스는 넓은 지역의 기본적인 물리적(物理的) 특성을 제공하는 망원경(望遠鏡)”이라며 추후 스피어엑스로 발견한 천체를 제임스웹 우주망원경(宇宙望遠鏡)과 거대마젤란 망원경(望遠鏡) 등을 활용한 후속 관측 및 연구가 가능하다고 했다. 이어 우주기술(宇宙技術) 측면에서 이번 NASA와의 성공적인 공동개발(共同開發)을 통해 우리나라의 적외선 우주망원경(宇宙望遠鏡)의 극저온(極低溫) 성능 시험 분야의 우주기술(宇宙技術)도 선진국 수준으로 도약(跳躍)할 수 있다고 전했다.

 

권현준 과기정통부 거대공공연구정책관은 한국이 이번에 개발한 장비는 스피어엑스 프로젝트에서 가장 주요 하드웨어 장비 중 하나라며 우주 관측 분야를 선도 할 수 있는 핵심기술(核心技術) 확보를 위해 세계 유수의 연구기관(硏究機關)과 공동연구(共同硏究)를 확대해나갈 계획이라고 밝혔다. 참고로 한국천문연구원(韓國天文硏究院)이란 천문우주과학(天文宇宙科學) 분야의 교육과학기술부 산하 연구기관. 천문우주과학 발전에 필요한 학술연구(學術硏究)와 기술개발(技術開發)을 수행하며, 연구의 결과를 보급하기 위해 19749월 국립천문대로 설립되었다.

 

1999년 독립법인으로 출범하며 현재의 한국천문연구원으로 이름을 바꾸었다. 천문학과 우주과학(宇宙科學)에 대한 전문적 연구 및 대형 관측시설(觀測施設)의 운영·개발, 역 및 표준시 관리 등의 역할을 수행하고 있다. 그러므로 이러한 장비는 스피어엑스 망원경(望遠鏡)의 성능을 지상에서 정밀하게 시험하기 위한 시험 장비로, 천문연(天文硏)20198월 개발 착수해 약 3년 만에 개발을 완료하고 지난 6월 미국으로 이송해 설치를 마쳤다.

 

따라서 첨문연(天文硏)이 이번에 개발한 장비 중 핵심장비(核心裝備)는 극저온(極低溫) 진공챔버로, 우주에서 적외선을 관측하려면 우주의 온도보다 한층 저온으로 냉각되는 망원경(望遠鏡)이 필요하다. 이에 스피어엑스에 최적화해 개발한 진공챔버는 망원경(望遠鏡)이 우주에서 냉각돼 도달할 영하 220도 이하의 극저온(極低溫) 진공상태(眞空狀態)를 구현한다. 또한 스피어엑스 망원경(望遠鏡)이 촬영하는 사진 속에서 초점이 고르게 제대로 맞춰지는지 검증하고, 사진의 각 부분에서 어떤 색깔이 보이는지를 측정하는 역할을 하게 된다.

 

특히 극저온(極低溫) 챔버에서 스피어엑스 망원경(望遠鏡)의 성능을 시험하기 위해서는 거대한 챔버 자체뿐만 아니라 고가의 망원경(望遠鏡)을 안전하게 집어넣을 수 있는 보조 장비 등도 필요하다. 이를 위해 천문연(天文硏)은 스피어엑스 망원경(望遠鏡)의 정밀 로딩 장비도 함께 개발했고 극저온에서 파장과 초점을 측정할 적외선 빛을 평탄하게 만들어주는 장치 등 보조 광학 장비들도 설계·제작했다. 한편 스피어엑스는 전천(全天) 적외선 영상분광 탐사를 위한 우주망원경(宇宙望遠鏡)’으로, NASA 제트추진연구소(이하 ‘JPL’)와 미국 캘리포니아 공과대학(Caltech) 12개 기관이 참여하는 프로젝트다.

 

아울러 프로젝트의 주요 하드웨어는 우주에서 냉각을 위한 외곽 차폐막(JPL), 적외선 검출기(檢出器)를 포함한 관측 기기(Caltech), 적외선 망원경(望遠鏡 Ball Aerospace), 스피어엑스의 극저온(極低溫) 성능시험 장비 천문연(天文硏)로 각 기관이 역할 분담해 개발하고 있다. 이번 천문연(天文硏)의 스피어엑스 극저온(極低溫) 성능시험(性能試驗) 장비 개발 설치 완료는 전체 스피어엑스 프로젝트 차원에서 2021년 상세 설계 이후 본격적으로 스피어엑스 하드웨어 개발이 가시화하는 것을 의미한다.

 

또한 천문연(天文硏)과 스피어엑스 연구팀은 내년 상반기 미국 Caltech에서 망원경(望遠鏡)의 광학성능(光學性能)을 검증하는 검교정 시험을 진행한다. 아울러 천문연(天文硏)은 설치한 극저온 진공(極低溫 眞空) 챔버를 활용해 망원경의 우주환경시험(宇宙環境試驗)을 주도하고, 관측자료 분석 소프트웨어 개발 및 핵심과학연구(核心科學硏究) 등에 참여한다. 스피어엑스는 계획상 20254월 태양동기궤도로 발사돼 26개월 동안 온 하늘을 네 번 102개의 색깔로 촬영하는 임무를 수행한다는 계획이다.

 

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