제임스웹 우주 망원경이란?

미 항공 우주국(NASA)이 중심이 되어 개발하고 있는 적외선 관측용 우주 망원경

 

제임스웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope, JWST)은 허블 우주망원경의 후계 망원경으로 개발되었으나 발사가 계속 연기되어 2021년 12월 25일에 이르러 비로소 발사되었다. 

 

제임스웹 이름의 유래

제임스웹은 NASA의 2대 국장인 제임스 E. 웹의 이름을 따서 지어졌습니다.

웹은 1961년부터 1968년에 걸쳐 NASA의 장관을 맡아 이후의 아폴로 계획의 기초를 쌓는 등 미국 우주 개발의 토대 마련을 위해 헌신한 인물입니다. 

한때는 차세대 우주망원경(Next Generation Space Telescope)으로 불렸으나 2002년에 명칭을 변경하였습니다.

 

 

제임스웹 우주망원경의 개요

JWST의 주요 임무는 우주 탄색 빅뱅의 약 2억 년 후에 빛나기 시작한 것으로 알려져 있는 퍼스트스타를 관측하는 것입니다.

퍼스트스타로부터의 빛은 파장이 늘어나 적외선으로 변화한다고 추측되고 있으며 적외선 영역에서 수색 및 관측함으로써 퍼스트스타를 발견할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다. 

그 외, 탑재되는 고해상도의 적외선 화상 센서와 분광기에 의한 계외 행성의 관측에 대해서도 새로운 발견을 얻을 수 있을 것으로 보입니다.

 

JWST의 운영은 ESA와 NASA가 공동으로 수행할 계획입니다.

발사 후 JWST는 태양/지구계의 라그랑주 점 중 하나에 놓이게 됩니다. 

JWST는 허블 우주망원경과 같이 지구의 주화궤도를 비행하는 것이 아니라 지구에서 보는 태양과는 반대쪽의 150만 km의 위치에서 공간을 떠돌아다닙니다. 

그 거리느 달의 공전궤도보다 약 4배 바깥쪽입니다.

 

보다 정확하게 말하면 실제로는 라그랑주 점에 도달하는 것이 아니라 라그랑주 점 주위에 존재하는 헬로우 궤도에 투입됩니다.

발사로부터 29일 후에 Mid Course Correction(MCC)이라 불리는 로켓 연소에 의해 최종적인 궤도를 타게 되는데, 연소가 종료되는 시점이 라그랑주 점에 도달하는 시점이 됩니다.

허블우주망원경은 지표로부터 약 600km라는 비교적 낮은 궤도상을 비행하고 있기 때문에 광학 기기에 트러블이 발생하더라도 스페이스 셔틀로 가서 수리하는 것이 가능하였으나, 이에 반해 JWST는 지구에서 150만 km의 원거리에 놓이기 때문에 고장이 발생하는 경우 지구에서 수리 인원을 파견하는 것은 사실상 불가능할 것으로 보입니다.

 

제임스웹 우주망원경의 구조

JWST의 질량은 6.2t으로 계획되었는데, 허블 우주망원경의 약 절반가량입니다.

한편 베릴륨을 주체로 한 반사경의 구경은 약 6.5m에 이릅니다. 이것은 허블 우주망원경의 2.5배로 면적은 7배 이상이 됩니다.

이 점에서 허블우주망원경을 능가하는 매우 높은 관측 성능을 기대해 볼 수 있습니다.

기술의 발전에 따라 망원경이 거대화하면서도 경량화되고 있습니다.

 

주경의 직경은 현존하는 어느 발사 로켓에도 들어갈 수 없을 정도로 거대하지만, 주경은 거울 단 한 장이 아니라 18장의 육각형 세그먼트로 분할되어 있습니다. 

각 세그먼트 한 장은 약 20kg이며, 망원경이 발사된 후 고감도의 마이크로 모터와 파면 센서에 의해 정확한 위치로 인도되어 펼쳐지게 됩니다.

 

주경의 거울면은 전체적으로도 육각형을 이루고 있으며, 집광부와 거울이 노출되어 있습니다.

따라서 주경의 경면은 전파 망원경의 안테나를 연상시키는 형상을 가집니다. 본체는 원통형이 아니고 주경 아래에 시트 형상의 차광판이 펼쳐진 형태로 되어 있는데, 경면은 타겟으로 하는 파장의 적외선을 잘 반사시키기 위해 금도금되어 있습니다. 

이 때문에 황색보다 파장이 짧은 가시광역은 금에 흡수되어 관측 불가능합니다.