축구장 크기 풍선에 매달 우주망원경 '슈퍼비트' 나온다

이재은 기자 / 기사승인 : 2021-07-23 11:46:53
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나사가 개발한 대기권 견디는 초고압 헬륨풍선에 탑재
40km 상공서 작동...로켓연료 필요없는 저탄소·저비용
▲슈퍼비트 우주망원경 (사진=NASA)


축구장 크기의 풍선에 매달 초저가·친환경 우주망원경이 등장할 전망이다. 

미국 항공우주국(NASA)과 캐나다 우주국(CSA) 합동연구팀은 새로운 종류의 우주망원경 '슈퍼비트'(SuperBIT) 개발에 나섰다고 지난 21일 발표했다. 

슈퍼비트는 거대한 헬륨 풍선에 매달린 우주망원경이다. 풍선이 완전히 펴졌을 때 부피는 53만2000m3에 달하고, 이 상태로 지구 대기권 높이의 99.5%에 해당하는 40km 상공에서 머무르며 망원경이 작동한다.

일반적으로 풍선은 상공에서 며칠 견디지 못해 실험이나 연구에 쓰이기에는 적합하지 않다. 공기가 희박해질수록 외부 기압이 낮아지면서 풍선 내부 공기가 팽창하기 때문이다. 하지만 슈퍼비트는 NASA가 최근 개발한 초고압 풍선을 이용한다. 초고압 풍선 속 헬륨가스는 수개월 유지되며, 수직운동이 거의 없어 안정적이다. 슈퍼비트는 계절풍을 타고 지구를 수바퀴 선회하며 밤하늘을 찍을 예정이다.

슈퍼비트를 40km 상공에 유지하려는 이유는 수십억광년을 이동한 빛이 단 몇분의 1초 만에 지구의 대기에 의해 왜곡되기 때문이다. 기존 연구자들은 더 명확한 우주의 모습을 담기 위해 망원경을 우주왕복선에 실어 지구 저궤도에 띄워놓기도 했다. 그 대표적인 예가 허블우주망원경이다.

▲2018년 시범비행 당시 슈퍼비트 우주망원경이 찍은 '창조의 기둥'(지구로부터 약 7000광년 떨어진 독수리 성운의 성간가스와 성간먼지) (사진=토론토대학교)


전문가들은 슈퍼비트가 허블우주망원경보다도 더 뛰어난 성능을 보일 것으로 기대했다. 내년 4월 뉴질랜드에서 발사 예정인 첫번째 슈퍼비트는 지름 0.5m의 반사경을 탑재할 예정이지만 추후 설계를 개선한다면 반사경 지름을 1.5m까지도 늘릴 수 있기 때문이다. 궤도 망원경은 망원경을 우주환경에 적합하도록 설계해야 하는 불편함이 있고, 계속해서 카메라 기술이 빠르게 발전함에도 한번 발사하면 수십년 같은 장비를 써야 한다는 단점이 있다.

게다가 슈퍼비트는 설계·발사·작동까지 수십억달러가 들어가는 궤도 망원경에 비해 1000배 가량 저렴하다. 연구팀은 첫 번째 슈퍼비트 발사 예산을 500만달러(약 57억원)로 편성했다. 또 발사시 이산화탄소, 산화알루미늄 등이 발생하는 로켓연료를 쓰지 않아 친환경적이다.

슈퍼비트의 첫번째 임무는 은하단끼리의 충돌을 관측하는 일이다. 연구팀은 은하단의 충돌이 암흑물질의 성질에 대한 실마리를 던져줄 것으로 기대하고 있다. 암흑물질은 우주 질량의 대부분을 차지하는 것으로 여겨지지만 기존 물질의 중력변화를 통해서만 감지할 수 있다.

연구에 참여한 더럼대학교 리처드 매시 교수는 "원시인들은 돌들이 어떻게 이뤄져 있는지 보기 위해 돌끼리 부딪혀봤다"며 "같은 실험이다. 슈퍼비트로 암흑물질의 충돌을 보려고 하는 것이다"고 말했다.

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