세상에서 가장 정교한 거울, ‘로만 우주 망원경’의 주경(主鏡) 완성

미국 국기를 반사한 로만 우주 망원경의 주경. Credits : L3 Harris Technologies )

허블 우주 망원경은 천문학 역사를 바꾼 가장 획기적인 망원경 가운데 하나로 발사된 지 30년이 지난 현재까지도 현역으로 활약 중이다. 아직도 팔팔한 우주 망원경이지만, 시간이 흐른 만큼 나사는 최신 기술이 적용된 새로운 우주 망원경을 발사하기 위해 준비 중이다.

허블 우주 망원경의 가장 직접적인 후계자는 인류 역사상 가장 비싼 망원경인 제임스 웹 우주 망원경이지만, 2020년대 중반에 발사될 예정인 로만 우주 망원경 역시 강력한 차세대 우주 망원경으로 과학자들의 기대를 모으고 있다.

본래 WFIRST ( Wide Field Infrared Survey Telescope )라고 불렸던 로만 우주 망원경은 우주 망원경 개발에 큰 공헌을 한 여성 과학자인 낸시 그레이스 로만 ( Nancy Grace Roman ) 박사의 이름을 따 명칭을 변경했다 (정식 명칭은 Nancy Grace Roman Space Telescope , 약자로 로만 우주 망원경 Roman Space Telescope , RST ).

로만 우주 망원경은 근적외선 파장을 관측하는 우주 망원경으로 허블 우주 망원경과 같은 2.4m 지름의 주경 (主鏡 , primary mirror )을 지니고 있지만, 2억 8800만 화소의 카메라를 이용해 허블 우주 망원경보다 100배 많은 정보를 수집할 수 있는 차세대 망원경이다. 최근 나사는 로만 우주 망원경의 주경이 완성됐다고 발표했다.

망원경이 주경은 빛을 처음을 모으는 가장 큰 거울로 망원경의 구경을 표시하는 기준이 된다. 로만 우주 망원경은 허블 우주 망원경과 같은 크기의 주경을 지니고 있지만, 30년의 세월이 흐른 만큼 첨단 기술을 적용해 최신 이미지 센서와 함께 최적의 성능을 발휘하도록 제작됐다.

로만 우주 망원경 주경의 무게는 186 kg 으로 허블 우주 망원경의 1/4 수준이다. 그만큼 우주 망원경 무게가 가벼워지고 발사 비용이 절감된다. 하지만 진짜 놀라운 부분은 표면 정밀도에 있다.

로만 우주 망원경의 거울은 사람 머리카락 두께의 200분의 1 수준에 불과한 두께 400 nm 의 얇은 은으로 되어 있다. 표면의 평균 오차는 1.5 nm 수준으로 최신 반도체 제조 공정과 견주어도 손색이 없는 수준이다.

알루미늄과 불화 마그네슘 소재를 사용한 허블 우주 망원경과 달리 은을 사용한 이유는 근적외선 파장 관측에 최적화되어 있기 때문이다. 허블 우주 망원경은 이보다 긴 가시광, 자외선 영역에 최적화되어 있다.

로만 우주 망원경은 주경을 시작으로 각 주요 부위를 제작한 후 엄격한 테스트를 거쳐 최종 조립 단계로 진행하게 된다. 발사 목표는 2025년으로 지구 근처 궤도를 공전한 허블 우주 망원경과 달리 지구에서 150만 km 떨어진 우주로 이동해 태양을 등지고 우주를 관측하게 된다.

로만 우주 망원경은 하루 최대 1.375 TB 의 데이터를 지구로 전송할 수 있다. 과학자들은 이 데이터를 통해 물리학과 천문학이 다시 한 단계 더 발전할 것으로 기대하고 있다.

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