지구 상공 540~550㎞에 떠 있는 ‘허블 우주망원경’은 인류의 우주에 대한관념을 태양계 너머까지 넓혔습니다. 허블망원경은 1998년 우주의 팽창 속도가 점점 더 빨라지고 있다는 사실을 밝혀냈으며 초신성을 비롯해 외계은하, 블랙홀 등 수많은 업적을 쌓았습니다.
허블망원경 우주망원경은 올해로 가동 28년째를 맞고 있으며 2020년 발사를 목표로 하는 ‘제임스웹 우주망원경’이 허블망원경의 바통을 이어받을 준비를 하고 있습니다. '제임스웹 우주망원경'의 주목적은 지상에 설치된 망원경이나 허블 우주 망원경이 관측하지 못했던, 우주의 아주 먼 곳에 있는 천체들을 관측하는 것입니다.
이 우주망원경 개발에는 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA), 캐나다우주청(CSA) 외에도 다양한 기업이 참여하고 있습니다. 허블 망원경은 먼 우주에서 오는 눈에 보이는 빛(가시광선)을 관측하는 광학 망원경이지만 제임스웹 망원경은 가시광선보다 파장이 긴 적외선을 보기때문에 가시광선보다 훨씬 더 먼 우주를 볼 수 있으며 허블망원경보다 100배나 더 감도가 우수합니다.
제임스 웹우주 망원경의 주된 임무는 적외선을 조사해, 현재 관측 가능한 우주의 초기 상태에 대해 연구하는 것입니다. 이 목적을 달성하기 위해 망원경에는 고감도 적외선 센서와 분광기 등이 탑재될 예정입니다. 지구저궤도인 고도 610km를 돌며 우주를 관측한 허블망원경과는 달리 제임스웹 우주망원경은 지구에서 150만km 떨어진 지점을 돌게 됩니다. 이곳은 다른 천체의 중력에 영향을 받지 않는 이른바 ‘라그랑주점’으로 극저온 환경입니다.
라그랑주 공간은 태양·지구가 물체를 끌어당기는 힘(중력)과 물체가 태양 주위를 돌면서 밖으로 벗어나려는 힘(원심력)이 서로 상쇄되어 중력이 미치지 않는곳입니다. 따라서 빛의 왜곡이 없습니다. 태양이 항상 지구 뒤에 가려 태양빛의 방해도 받지 않으며 망원경의 배구장 크기 차양막이 지구와 달의 빛도 막아줍니다. 이것이 제임스웹 우주망원경의 활약이 기대되는 이유입니다.
제임스웹 우주망원경에 탑재되는 장비들은 섭씨 영하 230도 이하의 극저온 환경에서도 견딜 수 있도록 설계되었으며 NASA는 작년 우주 환경에서의 극저온 테스트와 망원경의 핵심 부품인 거울의 곡률 테스트 등을 성공적으로 마무리했습니다.
하지만 허블 우주 망원경이 지표로부터 610km라는 비교적 낮은 궤도상에 위치하고 있어 광학 기기에 이상이 있을 때 수리나 부품 교체가 가능했던 데 반해, 제임스웹 우주망원경은 먼 거리 때문에 그럴 수 없다는 단점이 있습니다. 따라서 제임스 웨브 망원경에 문제가 생겨버리면 문제가 생긴 상태로 관측을 해야 하기때문에 나사는 발사에 신중을 기하고 있습니다.
제임스웹 우주망원경 관측을 통해 과학자들은 우주 탄생 직후인 136억년 전 생성된 최초의 별을 비롯해 태양계 바깥 외계 행성의 구체적인 지형과 기후를 확인할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 적외선 관측용 우주망원경인 제임스웹 우주망원경은 허블망원경이 관측하지 못했던 먼 곳에 있는 천체들도 관측한 데이터를 지구로 보내게됩니다. 과학자들은 이 데이터를 분석해 행성의 대기와 별 형성 과정, 빅뱅 후 2억년이 지난 초기 우주의 모습 연구를 할 수 있습니다.
또한 제임스웹이 무사히 발사되고 138억년 전의 빛을 관측한다면 초기의 암흑시대가 끝날 때의 모습, 우리 은하계와 별과 행성이 만들어진 과정, 태양계가 현재 모습으로 된 이유 등을 밝힐 수 있을 것으로 예상됩니다.
