과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국천문연구원(천문연)이 미국 항공우주국(NASA) 스피어X(SPHEARx) 우주망원경 성능 시험을 위한 장비 개발을 완료했다고 밝혔다.

스피어X는 '전천(全天) 적외선 영상분광 탐사를 위한 우주망원경'으로, 영상분광 기술을 통해 우주에 있는 모든 물체와 빛을 관측할 수 있다. 오는 2025년 4월 태양동기궤도로 발사돼 약 2년 6개월 동안 우주 전체를 102개의 색깔로 총 4번 촬영하는 임무를 수행할 예정이다.

제임스웹 우주망원경과 비교해 크기는 작지만, 특정 지역만 자세하게 관측할 수 있는 제임스웹과 달리 스피어X는 우주 전체를 구형으로 촬영한다. 해당 프로젝트에 미국은 2800억원을 투입했고, 한국 역시 200억원을 썼다. 프로젝트에는 NASA 제트추진연구소, 캘리포니아공과대학(칼텍), 천문연 등 12개 기관이 참여하고 있다.

주요 하드웨어는 우주에서 냉각을 위한 외곽 차폐막, 적외선 검출기를 포함한 관측 기기, 적외선 망원경 등으로 구성돼 있으며, 천문연은 스피어X의 극저온 성능시험 장비 개발을 맡았다.

천문연이 개발한 극저온 진공 챔버는 스피어X 망원경의 성능을 지상에서 정밀하게 시험하기 위한 시험 장비다. 2019년 8월 개발 착수해 약 3년 만에 개발을 완료하고, 지난 6월 미국으로 이송해 설치를 마쳤다.

극저온 진공 챔버는 망원경이 우주에서 도달할 영하 220도 이하의 극저온 진공상태를 구현한다. 여기에 스피어X 망원경을 넣고 시험해 사진 초점이 고르게 제대로 맞춰지는지 검증하고, 사진의 각 부분에서 어떤 파장 색깔이 보이는지를 측정하는 역할을 한다.

망원경 성능을 시험하기 위해서는 거대한 챔버뿐만 아니라 고가의 망원경을 안전하게 집어넣을 수 있는 보조 장비 등도 필요하다. 천문연은 이를 위해 정밀 적재 장비도 함께 개발했다. 뿐만 아니라 극저온에서 파장과 초점을 측정할 적외선 빛을 평탄하게 만들어주는 장치 등 보조 광학 장비들도 설계·제작했다.

천문연과 스피어X 연구팀은 2023년 상반기 미국 칼텍에서 망원경의 광학성능을 검증하는 검교정 시험을 진행할 예정이다. 천문연은 설치한 극저온 진공 챔버를 활용해 망원경의 우주환경시험을 주도하고, 관측자료 분석 소프트웨어 개발 및 핵심 과학연구 등에 참여할 예정이다.

정웅섭 천문연 박사는 "제임스웹은 좁은 지역을 정밀하게 관측하는 반면, 스피어X는 넓은 지역의 기본적인 물리적 특성을 촬영하는 망원경"이라며 "향후 스피어X로 발견한 천체를 제임스웹이나 거대마젤란망원경 등으로 후속 관측 및 연구가 가능하다"고 밝혔다.

그러면서 "이번 NASA와의 성공적인 공동 개발을 통해 적외선 우주망원경의 극저온 성능 시험 분야에서 우주기술 선진국 수준으로 도약할 수 있다"고 덧붙였다.

권현준 과기정통부 거대공공연구정책관은 "한국이 이번에 개발한 장비는 스피어X 프로젝트에서 가장 주요 하드웨어 장비 중 하나"라며 "우주 관측 분야를 선도할 수 있는 핵심 기술 확보를 위해 세계 유수의 연구기관과 공동연구를 확대해나갈 계획"이라고 밝혔다.