25일 오전 9시 20분(현지 시각) 남미 북동쪽 해안 프랑스령 기아나에 있는 유럽우주국(ESA)의 우주센터 발사장. 30년간의 개발을 거친 역대 가장 크고 강력한 100억 달러(약 11조 8,500억 원)짜리 ‘제임스 웨브 우주망원경(JWST)’이 아리안 5호 로켓의 상단에서 분리돼 하늘로 쏘아 올려졌다. 이윽고 망원경이 스스로 여행을 시작하자 환호성과 박수가 이어졌다. 미국 항공우주국(NASA·나사)의 빌 넬슨 국장은 “오늘은 미국과 유럽·캐나다의 파트너뿐만 아니라 지구에 좋은 날”이라며 감격을 금치 못했다. 웨브 망원경은 발사 27분 후 태양광 패널을 펼치며 시속 2만 2,000마일로 우주비행을 시작했다.
같은 시간 웨브 망원경 개발팀이 있는 미국 메릴랜드주 볼티모어의 우주망원경·과학연구소도 북새통을 이뤘다. 팸 멜로이 나사 부국장은 “우주에 대한 시선과 우리 자신에 대한 관점을 근본적으로 바꿀 수 있는 새로운 지식을 얻게 될 것”이라며 웨브 망원경을 향한 기대감을 나타냈다.
◇100억 달러 들여 32년 만에 발사=지난 1989년 나사는 허블 망원경의 뒤를 이을 우주관측체를 구상했다. 나사와 ESA, 캐나다우주국(CSA)이 팀을 이뤄 힘을 합쳤다. 애초 10억 달러를 투입해 2010년에 발사할 계획이었으나 일정이 미뤄졌고 연이은 기술 개발 차질과 예산 부족으로 한때 폐기론도 나왔다. 하지만 10배의 비용과 10년 세월을 더 들인 결과 32년 만에 현실이 됐다. 망원경의 이름은 미소 우주경쟁 시대인 1960년대에 나사 2대 국장으로서 달 착륙 계획을 추진한 제임스 웨브의 이름을 땄다.
웨브 망원경의 핵심 목표는 빅뱅(대폭발을 시작으로 우주가 팽창했다는 이론) 이후 약 3억 년 후인 135억 년 전의 1세대 은하를 관측하는 것이다. 원시적 기체로 형성된 최초의 별과 은하의 궤적을 추적할 수 있을 것으로 기대된다. 아울러 우리 태양계와 은하계 외에 다른 곳에서 궤도를 돌고 있는 행성과 생명체 구성 요소를 관측할 계획이다. 행성 천문학자 하이디 함멜 박사는 “과학자들은 여전히 왜 목성에 붉은 부분이 나타나는지 알고 싶어 한다”며 “웨브 망원경이 유기체를 탐지한다면 지표면 아래 바다에 대한 단서를 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 목성과 토성의 붉은색은 모두 지표면 아래 바다의 존재를 알리는 간헐천을 가지고 있다는 것이 통설이다.
◇적외선 영역서 작동…허블 성능의 100배=허블 망원경이 가시광선을 관측했던 반면 웨브 망원경은 적외선 영역에서 작동한다. 우주의 팽창에 의해 빛이 긴 파장으로 이동하기 때문에 먼 물체를 감지하는 데 있어 허블보다 성능이 100배 뛰어난 것으로 알려졌다. 열에 민감한 적외선 망원경을 다섯 겹의 차광막으로 태양 빛을 막아 -235도의 초저온 상태로 유지해 이 같은 성능을 구현한다.
또 허블 망원경은 지구 상공 550㎞의 낮은 궤도에 있는 반면 웨브 망원경은 ‘제2의 라그랑주점(L2)’에서 1.5m 떨어진 곳에 위치한다. 라그랑주점은 공전하는 2개의 천체 주변에서 중력과 원심력이 평형인 지점을 의미한다. 이곳에서는 태양과 지구로부터의 중력이 정확히 위성의 궤도운동과 균형을 이룬다. L2는 낮은 지구궤도에 비해 행성과의 거리가 멀기 때문에 망원경을 유지하기 쉽고 지구 자체의 적외선이나 방사선 등의 간섭을 피할 수 있다는 장점이 있다. 다만 오류가 발견될 경우 유지 보수 임무를 위해 도달하기에 너무 멀다는 단점도 있다.
웨브 망원경은 감도와 직결되는 주경의 크기도 6.5ｍ에 달한다. 1.32m 육각 조각 거울 18개를 합쳐 만들었다. 강철보다 강도가 6배 높은 베릴륨을 이용해 부피에 비해 무게는 가볍다.
이번 망원경은 관측 주경이 너무 커서 접힌 상태로 출발해 우주에서 이를 펼친다. 웨브 망원경 팀은 “거대한 하이테크 종이 접기”라고 표현했다. 다만 이 과정에서 하나라도 잘못되면 망원경의 성능을 떨어뜨릴 수 있는 위험 요소가 300개 넘게 발생한다.
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