내일 크리스마스 늦은 저녁에 제임스 웹 우주망원경 발사

현지 기상등 모든 상황이 만족할 경우 한국시간 내일(12월 25일) 오후 9시 20분 드디어 제임스 웹 우주망원경(JWST; James Webb Space Telescope)이 남미 프랑스령 기아나의 쿠루 우주기지에서 아리안 5 로켓에 실려 발사됩니다. 모든 것이 순조로울 경우 발사 6개월 후 JWST는 첫 이미지를 대중에게 공개하게 됩니다.

1609년 갈릴레오는 자신이 만든 천체 망원경으로 목성을 최초로 관측했습니다. 그후 인간은 드디어 빅뱅 1억년 후 탄생한 은하의 모습을 JWST를 통해 볼 수 있게 됩니다. JWST의 분해능은 지구에서 달까지 거리에 떨어져 있는 호박벌(Bumblebee)을 볼 수 있는 정도입니다.

최종적으로 미화 97억 달라가 투입된 JWST 제작은 엄청난 역경이었습니다. 여거가지 기술적 난관으로 제작이 미뤄져 미국 의회에서는 돈먹는 하마로 전락한 JWST 프로젝트 예산을 전액 삭감해 JWST 계획이 완전히 사라질번 하다가 기사 회생하기도 했습니다.

JWST 망원경 안에는 서로 다른 기능의 4가지 적외선 관측 장비가 설치됩니다. 이들 장치들은 현재까지 인류가 그 어떤 방법을 써서 관측한 가장 흐릿한 천체보다 100배 더 어두운 천체를 관측할 수 있습니다.

JWST 우주망원경 제작 단계를 살펴보면 대단합니다. 우선 망원경의 핵심인 반사경은 미국의 오하이오, 알라바마 캘리포니아를 거쳐 콜로라도주에 있는 Ball Aerospace에 도착하는 동안 깎고 연마하고 테스트한 후 다시 메릴랜드주에 있는 NASA의 Goddard Space Flight Center로 보내져 망원경 부품으로 조립되었습니다.

JWST의 네가지 과학 장비는 영국과 독일 그리고 캘리포니아아와 캐나다에서 제작한 후 Goddard 연구소로 보내져 모듈 단위로 조립되고 이들을 2013년에 하나의 장비로 조립했습니다.

망원경은 다시 2017년 텍사스주 휴스턴에 있는 NASA의 Johnson Space Center로 보내져 테스트한 후 다시 우주선 부품과 망원경을 하나로 조립해 JWST로 만들기 위해 캘리포니아 남부에 있는 Northrop Grumman으로 보내졌습니다. 이곳에서 JWST의 나머지 부품인 통신 장비와 JWST의 자체 추진체 그리고 테니스 코트 크기의 열 차단 막을 설치했습니다.

드디어 지난 10월 배에 실려 캘리포니아를 떠난 후 파나마 운하를 거쳐 기아나 쿠루 기지에 도착했습니다. 쿠루 기지에서 JWST의 자체 추진체에 연료를 채운 후 아라인 5호 로켓의 최상단에 설치한 후 지난 12월 17일 스위스에서 만든 페어링으로 봉인이 되면서 발사 마지막 단계에 도달했습니다.

JWST는 여러모로 허블 우주망원경과 차이가 많이 납니다. 우선 망원경의 해상도 또는 분해능을 가름하는 요소중 가장 중요한 주 반사경의 크기가 크게 차이가 납니다.

허블의 주반사경 직경은 2.4 m입니다. JWST는 6 m가 넘습니다.

두번째로 관측하는 파장이 다릅니다. 허블은 90 nm ~ 2500 nm 사이로 자외선에서 가시광선 그리고 적외선 영역을 볼 수 있습니다. 그러나 JWST는 600 nm ~ 28500 nm 사이를 관측합니다. 즉 가시광선 일부와 적외선 대부분의 영역입니다. JWST가 적외선 영역을 관측하는 이유는 파장이 긴 적외선으로 관측할 경우 우주먼지로 인한 방해로부터 자유롭기 때문입니다. 따라서 우주먼지에 가려져 허블로는 관측 불가능했던 우주 깊숙한 곳에서 별이 탄생하는 모양을 관측할 수 있습니다. 참고로 우리 눈으로 볼 수 있는 가시광선의 파장은 380 nm ~ 750 nm 사이입니다.

끝으로 망원경이 위치할 궤도입니다. 허블은 지구상공 약 600 km에서 지구를 공전하지만 JWST는 태양 적외선으로부터 가능한 영향을 덜 받기 위해 지구에서 약 150만 km 거리에 있는 주면 어느 천체로부터도 중력의 영향을 받지 않는 L2 라그랑쥬 포인트에 위치해 지구가 아닌 태양을 공전합니다. 따라서 고장나면 고칠 수 없고 예상 설계 수명도 5년입니다. 비록 설계 수명은 5년이지만 허블에서 보듯이 10년 이상 이상없이 작동하리라 과학자들은 생각하고 있습니다.

성공적인 JWST 발사로 멋진 크리스마스 선물 기대해 봅니다.