스피어엑스 발사: 10억 개 행성의 비밀을 풀고 우주의 기원을 탐사한다

스피어엑스(SPHEREx)가 드디어 우주로 향합니다! 10억 개 행성을 102가지 색으로 관측하며 우주의 기원과 생명체 연구에 혁신을 가져올 차세대 우주망원경, 스피어엑스가 28일 미국에서 발사될 예정입니다. 한국천문연구원이 유일한 국제협력기관으로 참여한 이번 프로젝트는 한국의 심우주 탐사 능력을 한 단계 끌어올릴 중요한 계기가 될 것입니다. 이 블로그 포스트에서는 스피어엑스의 주요 임무, 기술적 특징, 그리고 한국의 참여 의의를 자세히 살펴보겠습니다.

1. 스피어엑스란 무엇인가? 차세대 우주망원경의 등장

스피어엑스(Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer)는 미국항공우주국(NASA)에서 개발한 전천 적외선 영상분광탐사 우주망원경입니다. 이름에서도 알 수 있듯이, 우주의 역사, 재이온화 시대, 그리고 얼음의 존재를 탐사하는 것을 목표로 합니다. 기존의 우주망원경과는 차별화된 방식으로 우주를 관측하며, 다음과 같은 주요 임무를 수행합니다.

• 우주 전체를 102가지 색으로 관측: 이는 세계 최초의 적외선 3차원(3D) 우주지도를 제작하는 데 필수적인 과정입니다.
• 우주의 기원 탐구: 빅뱅 직후 우주가 급팽창한 원인을 밝히는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대됩니다.
• 생명체 존재 가능성 연구: 우리 은하 내에 존재하는 물과 이산화탄소의 분포를 지도화하여 생명체가 존재할 수 있는 환경을 파악합니다.

2. 스피어엑스, 어떻게 우주를 관측할까? 핵심 기술 분석

스피어엑스의 핵심 기술은 전천(全天)을 102가지 색으로 관측하는 능력입니다. 이를 위해 스피어엑스는 다음과 같은 기술적 특징을 가지고 있습니다.

• 적외선 분광 관측: 대기에 흡수되어 지상에서는 관측하기 어려운 적외선을 분광 관측하여 천체에 대한 자세한 정보를 얻습니다.
• 선형분광계: 파장에 따른 빛의 밝기를 정밀하게 측정하여 천체의 분광 정보를 분석합니다.
• 태양동기궤도: 태양과 위성의 궤도면이 이루는 각도가 항상 일정하여 지속적인 관찰에 적합한 궤도를 사용합니다. 고도 약 650km의 태양동기궤도에서 약 2년 6개월간 임무를 수행할 예정입니다.

특징	내용
관측 방식	전천 적외선 분광 관측 (102가지 색)
주요 장비	선형분광계, 망원경 차폐막, 태양전지판
궤도	태양동기궤도 (고도 약 650km)
임무 기간	약 2년 6개월
크기	가로세로 각 1.5m, 너비 1.3m
망원경 지름	20cm

스피어엑스는 궤도를 돌면서 우주 전체를 찍어 지도를 만들고, 이를 통해 약 10억 개 천체에 대한 개별적인 분광 자료를 획득할 수 있습니다.

3. 제임스웹 우주망원경(JWST)과의 차이점: 스피어엑스의 독자적인 역할

대중에게 가장 익숙한 우주망원경으로는 NASA의 제임스웹 우주망원경(JWST)이 있습니다. JWST는 현재까지 촬영한 우주 사진 중 가장 높은 해상도를 자랑하는 사진을 찍어내고 있습니다. 하지만 스피어엑스는 JWST와 역할이 다릅니다.

구분	스피어엑스 (SPHEREx)	제임스웹 우주망원경 (JWST)
주요 임무	전천 적외선 영상분광탐사, 3D 우주지도 제작	특정 지역에 대한 깊고 정밀한 탐사
관측 범위	우주 전체	특정 지역
관측 방식	넓은 영역을 102가지 색으로 분광 관측	높은 해상도로 정밀 관측
목표	우주의 기원, 은하 진화, 생명체 기원 단서 탐색	초기 우주의 모습 관측, 외계 행성 탐색
특징	광범위한 영역을 빠르게 스캔하여 전체적인 우주 지도를 만드는 데 특화	특정 천체의 상세한 이미지를 얻는 데 특화
활용	우주 거대 구조 측정, 개별 천체의 분광 정보 획득, 얼음 상태 물/이산화탄소 분포 지도화	초기 우주 은하의 모습 관측, 외계 행성 대기 성분 분석
비고	전체적인 우주의 모습을 파악하는 데 중요한 역할	특정 천체에 대한 심층적인 연구를 가능하게 함

스피어엑스는 우주 전체를 찍어 지도를 만드는 반면, JWST는 우주의 특정 지역에 대한 깊고 정밀한 탐사를 수행합니다. 즉, 스피어엑스는 거시적인 관점에서 우주를 조망하고, JWST는 미시적인 관점에서 우주를 탐구하는 역할을 수행한다고 볼 수 있습니다.

4. 한국천문연구원의 참여: 국제 협력의 빛나는 결실

한국천문연구원(천문연)은 스피어엑스 개발에 참여한 유일한 국제협력기관입니다. 이는 천문연의 우주 탐사 기술력을 국제적으로 인정받은 결과이며, 다음과 같은 중요한 의미를 가집니다.

• 한국 심우주 탐사 능력 강화: 스피어엑스 개발 참여를 통해 한국의 우주 탐사 기술력을 한 단계 끌어올릴 수 있습니다.
• 국제 협력 네트워크 확대: NASA와의 협력을 통해 국제적인 연구 네트워크를 확대하고, 우주 탐사 분야에서의 리더십을 강화할 수 있습니다.
• 스피어엑스 데이터 공유: 스피어엑스의 모든 데이터를 공유받아 한국만의 독자적인 과학 연구를 수행할 수 있습니다.

천문연은 근적외선 영상분광기(NISS) 등 적외선을 이용한 우주 탐사 기술을 개발하여 스피어엑스 프로젝트에 기여했습니다. 제이미 복 칼텍 교수는 "천문연 덕분에 시간과 비용을 줄일 수 있었다"고 밝혔습니다.

5. 스피어엑스 발사, 그 이후: 우주 탐사의 새로운 시대

스피어엑스의 발사는 단순한 우주망원경 발사를 넘어, 우주 탐사의 새로운 시대를 여는 중요한 이정표가 될 것입니다.

• 우주의 기원과 진화에 대한 새로운 이해: 스피어엑스가 제작하는 3D 우주지도는 빅뱅 이후 우주의 급팽창 원인을 밝히고, 은하의 진화 과정을 이해하는 데 중요한 자료가 될 것입니다.
• 생명체 존재 가능성에 대한 탐구: 우리 은하 내 물과 이산화탄소의 분포 지도는 생명체가 존재할 수 있는 환경을 파악하는 데 결정적인 역할을 할 것입니다.
• 한국 우주 과학의 발전: 스피어엑스 데이터 공유를 통해 한국만의 독자적인 우주 과학 연구를 활성화하고, 국제적인 경쟁력을 강화할 수 있습니다.

6. 스피어엑스 발사에 대한 기대와 전망

과학계에서는 스피어엑스에 거는 기대감이 매우 큽니다. 국제학술지 네이처는 스피어엑스 발사를 올해 주목할 만한 과학 이벤트로 꼽기도 했습니다. 스피어엑스가 그려내는 우주 지도를 통해 약 10억 개 천체에 대한 개별적인 분광 자료를 획득할 수 있을 것으로 기대됩니다.

정웅섭 천문연 책임연구원은 “스피어엑스의 모든 데이터를 공유받기 때문에 한국만의 과학을 할 수 있을 것”이라고 기대감을 나타냈습니다. 스피어엑스 프로젝트는 단순한 국제 협력을 넘어, 한국 우주 과학의 미래를 밝히는 중요한 기회가 될 것입니다.

결론

스피어엑스는 우주의 기원과 생명체 연구에 획기적인 기여를 할 차세대 우주망원경입니다. 한국천문연구원의 참여는 한국의 심우주 탐사 능력을 강화하고, 국제적인 연구 네트워크를 확대하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 스피어엑스 발사를 통해 우리는 우주의 비밀을 풀고, 인류의 기원에 대한 근본적인 질문에 답할 수 있을 것으로 기대됩니다. 앞으로 스피어엑스가 보내올 놀라운 데이터와 발견들을 기대하며, 한국 우주 과학의 밝은 미래를 응원합니다!

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