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천문연, 우주망원경 성능 시험장비 개발 완료
천문연, 우주망원경 성능 시험장비 개발 완료
  • 최아름 기자
  • 승인 2022.08.17 01:00
  • 댓글 0
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SPHEREx 극저온 진공챔버 개발 설치
NASA, 2025년 4월 발사 예정
최근 확정된 SPHEREx 단면도와 운영 상상도. [사진=과기정통부]

[정보통신신문=최아름기자]

지상에서 관측이 불가능한 우주 적외선을 관측할 수 있는 우주망원경 성능 시험 장비가 한국천문연구원에 의해 개발됐다.

과학기술정보통신부와 한국천문연구원이 NASA 스피어엑스(SPHEREx) 우주망원경 성능 시험을 위한 장비 개발을 완료했다고 밝혔다.

SPHEREx는 ‘전천(全天) 적외선 영상분광 탐사를 위한 우주망원경’으로, 대기에 흡수되기 때문에 지상에서는 관측이 불가능한 적외선을 볼 수 있는 우주망원경이다. 미국 Caltech 주관으로 한국천문연구원과 NASA 제트추진연구소(JPL) 등 12개 기관이 참여하는 프로젝트이다.

해당 장비는 SPHEREx 망원경의 성능을 지상에서 정밀하게 시험하기 위한 시험 장비로, 천문연이 2019년 8월 개발 착수해 약 3년 만에 개발을 완료하고 지난 6월 미국으로 이송해 설치를 마쳤다.

천문연이 이번에 개발한 장비 중 핵심장비는 극저온 진공챔버다.

우주에서 적외선을 관측하려면 우주의 온도보다 한층 저온으로 냉각되는 망원경이 필요하다. SPHEREx에 최적화해 개발한 이 진공챔버는 망원경이 우주에서 냉각돼 도달할 영하 220도 이하의 극저온 진공상태를 구현하며, 앞으로 개발할 SPHEREx 망원경을 넣고 시험해 망원경이 촬영하는 사진 속에서 초점이 고르게 제대로 맞춰지는지 검증하고, 사진의 각 부분에서 어떤 파장 즉, 어떤 색깔이 보이는지를 측정하는 역할을 하게 된다.

극저온 챔버에서 SPHEREx 망원경의 성능을 시험하기 위해서는 거대한 챔버 자체뿐만 아니라 고가의 망원경을 안전하게 집어넣을 수 있는 보조 장비 등도 필요하다.

천문연은 SPHEREx 망원경 정밀 로딩 장비도 함께 개발했다. 뿐만 아니라 극저온에서 파장과 초점을 측정할 적외선 빛을 평탄하게 만들어주는 장치 등 보조 광학 장비들도 설계·제작했다.

SPHEREx 프로젝트의 주요 하드웨어는 우주에서 냉각을 위한 외곽 차폐막(JPL), 적외선 검출기를 포함한 관측 기기(Caltech), 적외선 망원경(Ball Aerospace), SPHEREx의 극저온 성능시험 장비(천문연)로 각 기관이 역할 분담해 개발하고 있다.

이번 천문연의 SPHEREx 극저온 성능시험 장비 개발 설치 완료는 전체 SPHEREx 프로젝트 차원에서 2021년 상세 설계 이후 본격적으로 SPHEREx 하드웨어 개발이 가시화되는 것을 의미한다.

천문연과 SPHEREx 연구팀은 2023년 상반기 미국 Caltech에서 망원경의 광학성능을 검증하는 검교정 시험을 진행할 예정이다.

SPHEREx 검교정 장비 개발에 참여한 연구진. [사진=과기정통부]

천문연은 설치한 극저온 진공 챔버를 활용해 망원경의 우주환경시험을 주도하고, 관측자료 분석 소프트웨어 개발 및 핵심 과학연구 등에 참여할 예정이다.

SPHEREx는 계획상 2025년 4월에 위성 궤도면의 회전 방향과 주기가 지구의 공전 방향과 주기와 같은 궤도로서 태양과 항상 일정한 각도를 유지하는 태양동기궤도로 발사돼 약 2년 6개월 동안 온 하늘을 총 네 번 102개의 색깔로 촬영하는 임무를 수행할 예정이다.

Caltech에서 SPHEREx 관측기기 개발을 총괄하고 있는 기기 과학자인 필 콘굿(Phil Korngut) 박사는 “극저온 상태에서 우주망원경의 초점을 유지하는 것은 대단히 중요하며, 천문연의 진공챔버가 SPHEREx 발사에 있어 크게 기여하고 있다”라고 말했다.

한국 측 연구책임자인 정웅섭 천문연 박사는 “제임스웹 우주망원경의 경우, ‘좁은’ 지역을 정밀하게 관측하는 데 반해, SPHEREx는 ‘넓은’ 지역의 기본적인 물리적 특성을 제공하는 망원경”이라며, “추후 SPHEREx로 발견한 천체를 제임스웹 우주망원경, 거대마젤란망원경 등을 활용한 후속 관측 및 연구가 가능하다”고 밝혔다.

또한, 우주기술 측면에 있어서는 “이번 NASA와의 성공적인 공동 개발을 통해 적외선 우주망원경의 극저온 성능 시험 분야의 우주기술도 선진국 수준으로 도약할 수 있다”고 전했다.

권현준 과기정통부 거대공공연구정책관은 “한국이 이번에 개발한 장비는 SPHEREx 프로젝트에서 가장 주요 하드웨어 장비 중 하나“라며 ”우주 관측 분야를 선도 할 수 있는 핵심 기술 확보를 위해 세계 유수의 연구기관과 공동연구를 확대해나갈 계획”이라고 밝혔다



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