항공우주 이야기 (한국-미국 공동 개발 우주망원경 '스피어엑스(SPHEREx)' 발사 성공)

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  한국천문연구원과 미국 항공우주국(NASA)이 공동 개발한 차세대 우주망원경 '스피어엑스(SPHEREx)'가 2025년 3월 12일 낮 12시 10분(한국시간) 미국 캘리포니아주 밴덴버그 우주군 기지에서 SpaceX 팰컨9 로켓에 탑재되어 성공적으로 발사되었다. 이는 세계 최초로 전체 하늘을 적외선 영상분광으로 탐사하는 우주망원경이다.

 

< [그림 1] 스피어엑스 우주망원경 개념도, NASA >

 

 

< [그림 2] 발사 42분 후 포착된 스피어엑스 망원경의 모습, NASA >

 

 

  발사 성공과 초기 운영

 

  스피어엑스는 발사 후 약 42분 만에 팰컨9 로켓에서 완전히 분리되어 고도 약 650km의 태양동기궤도에 성공적으로 도달했다. 발사 1시간 20분 후 노르웨이 스발바르 제도 지상국과의 교신에 성공했다. 5월 2일부터 정식 관측을 개시해 현재 지구 극궤도를 하루 14.5회, 98분 주기로 공전하며 우주 전역을 스캔하고 있다.

 

 

  세계 최초 전천 적외선 영상분광 탐사

 

  스피어엑스는 지상에서는 지구 대기에 의해 관측이 어려운 적외선을 우주에서 관측할 수 있으며, 영상분광 기술을 적용해 전 우주를 102개의 색깔로 관측할 수 있다. 스피어엑스는 특수 선형 분광 필터를 사용하여 망원경과 필터의 방향을 조금씩 바꿔가며 사진을 찍은 뒤 합성하는 방법으로 천체의 분광 정보를 얻을 수 있다. 하루 약 3,600장의 적외선 이미지를 생성하며, 총 2년에 걸쳐 하늘 전체를 102개 파장으로 반복 관측할 계획이다. 4월 2일 공개된 첫 번째 이미지들은 초점이 또렷하고 밝기가 안정적으로 나타나 망원경의 정상 작동을 확인해 주었다.

 

 

< [그림 3] 스피어엑스가 공개한 첫 이미지, NASA >

 

 

  한국의 핵심 역할

 

  한국천문연구원은 스피어엑스 프로젝트에서 유일한 국제 협력 기관으로 참여했다. 천문연은 망원경이 우주에서 도달할 영하 220도 이하의 극저온 진공상태를 구현하여 스피어엑스 망원경의 성능을 정밀하게 시험하는 핵심 장비인 극저온 진공 챔버 개발과 테스트를 주도했다.

 

 

  과학적 목표와 미래 전망

 

  스피어엑스는 빅뱅 직후 우주 급팽창에 의한 우주생성 이론과 은하 형성과 진화의 정보를 담은 적외선 우주배경복사의 수수께끼를 푸는 실마리를 찾고, 우리은하와 우주에 얼음상태로 존재하는 물과 이산화탄소 등의 분포 지도를 작성하여 생명체가 존재할 수 있는 행성계 탐사 연구에 기여할 것으로 기대된다.

  최근 공개된 대마젤란은하 근방 성운 이미지에는 생명체를 구성하는 유기 분자의 전구체일 가능성이 제기되는 PAH(다환방향족탄화수소) 물질로 이뤄진 우주 먼지구름이 선명하게 포착되었다. 이는 인류가 '우리는 어떻게 여기까지 왔는가?'와 '우리는 이 넓은 우주에서 과연 혼자일까?'라는 근본적인 질문에 대한 답을 찾는 데 도움이 될 것이다.

 

 

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원문      이상길[sanggil.lee@kaist.ac.kr]

편집             이은혁[lehx01@kaist.ac.kr]