갈릴레오가 망원경을 만들어 목성의 위성을 관측한 이후 망원경은 눈부신 발전을 가져왔지만, 지구 대기권의 먼지와 공기들로 인한 방해를 비롯한 지상의 여러가지 방해 요인들 때문에 한계에 도달하였다. 그러자 과학자들은 1923년부터 망원경을 우주에 내보내어 방해를 해소하여 해상도가 높은 영상을 얻으려는 생각을 하게 되었다. ‘허블 망원경’은 1990년 나사가 지구 저궤도인 559㎞ 지점에 쏘아 올린 우주망원경이다. 발사 이후 31년간 150만 장이 넘는 우주 사진을 찍어 전송한 덕분에 블랙홀의 존재, 목성의 위성인 유로파의 물기둥, 지구에서 131억 광년 떨어진 은하도 확인할 수 있었다.
NASA와 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA)이 ‘허블 망원경’의 후속으로 1996년부터 시작한 우주 프로젝트인 ‘제임스 웹 우주망원경’이 25년간 100억달러 이상 투입하여 지난해 12월 25일 남미 프랑스령 기아나 유럽우주센터에서 망원경이 발사된 지 약 2주 만에 태양전지판이 모두 펼쳐졌다. ‘제임스 웹 우주망원경’의 주경은 1.3m 육각 조각 거울 18개의 힌지 구조를 합쳐 만들었으며 전체 합쳐진 주경도 육각형 모습이다. 망원경의 거울이 크면 빛을 모으는 능력이 좋아진다. ‘제임스 웹’은 ‘허블’의 2.7배 크기이며, ‘허블’보다 시야각은 15배 이상 넓다. 베릴륨으로 만든 거울 표면엔 빛을 더 잘 반사하라고 금으로 도금도 했다. ‘제임스 웹’의 성능은 ‘허블 ’의 약 100배, 우리 눈의 100억 배만큼 강력하다고 한다. 이 망원경의 햇빛차단막은 테니스 코트만한 크기인데, 망원경을 직경 6m도 안 되는 발사체 적재함에 싣기 위하여 태양전지판을 비롯한 망원경 전체를 꼬깃꼬깃 접은 채 적재함에 넣어 우주로 쏘아올렸고, 태양전지판과 햇빛차단막, 보조거울, 주 반사거울 등이 우주 공간에서 지난주에 차례로 모두 펼쳐졌다.
적외선 관측에는 태양에서 오는 광선과 지구에서 오는 복사선이 차단이 필수적이다. 이를 위해 ‘제임스 웹’에는 5겹의 차양막을 설치하였고, 관측 시에는 차양을 태양과 지구를 향하게 하여 태양으로부터 오는 직사광선과 지구로부터 오는 복사열선을 차단한다. 태양과 지구의 상대위치가 계속 변하는 지구중심궤도는 고정된 차양 하나로 태양빛과 지구빛을 동시에 차단하기는 불가능하여 태양과 지구가 언제나 같은 방향에서 보이는 지구-태양의 ‘라그랑주점’ 근처에서 태양을 공전할 것이다. ‘제임스 웹’은 약 한 달간 더 이동하여 ‘라그랑주2’ 지점에 도착할 예정이다. ‘라그랑주2’ 지점과 지구와의 거리는 약 150만㎞로, 지구 상공 약 600㎞ 궤도를 돌며 우주를 관측하고 있는 ‘허블’ 고도의 약 2700배다. ‘라그랑주2’ 지점은 중력과 원심력이 상쇄되어 중력이 ‘0’이 되는 곳이므로, 중력의 영향이 없어 빛이 왜곡되지 않고, 궤도를 유지하기 위한 연료를 대량으로 쓸 필요가 없다. 다만 망원경이 지구에서 너무 멀리 있기 때문에 고장이 나면 수리가 불가능하여 절대로 실패하지 않도록 여러 안전장치를 하고 철저하게 시험하느라 비용과 시간이 많이 들었다고 한다.
NASA는 ‘제임스 웹’을 사용하여 대기 분석을 통한 외계생명체 탐사도 할 계획이라고 한다. 외계 행성의 대기 구성 성분에서 메탄과 산소 성분이 대량 발견되면 생명체가 존재한다고 판단하는데, 이 방법으로는 고도의 문명이 발달한 지능이 있는 외계생명체만 발견할 수 있다. 그러나 ‘제임스 웹’은 원시적인 생명체라도 행성 대기 구성 성분에 영향을 줄 수 있을 정도로만 번성하면 발견할 수 있고, 프레온 가스처럼 자연적으로 생성될 수 없는 성분이 발견된다면 문명 활동의 증거로 확인될 것이다.
‘제임스 웹 우주망원경’이 우주 대폭발인 ‘빅뱅’ 직후 별이 탄생하는 순간뿐만 아니라 우주에 있는 다른 생명체의 존재까지 관찰하여 우주 탄생에 대한 우리의 궁금증을 해소할 수 있을 것으로 기대해 본다.
성기홍 (전 김해교육장)
