허블 우주 망원경 (Hubble Space Telescope)

허블 우주 망원경에 대해 알아보겠습니다.

 

개요

허블 우주 망원경은 1990년 4월 24일 약 540km 상공의 지구 저궤도로 발사된 우주 망원경입니다. 많은 사람들은 허블을 현재까지 우주 탐사 역사에서 가장 위대한 망원경으로 생각합니다. 명칭은 우주의 팽창을 발견한 천문학자 에드윈 허블에서 따왔습니다.  지구의 날씨에 영향을 받지 않기 때문에 지상에서는 하기 힘든 정밀한 천체 관측이 가능합니다. 당초 발사 뒤 15년 동안 운용하기로 했었지만, 30년 넘게 미션을 수행하고 있습니다. 퇴역 예정 시기는 2026년 이후입니다.

 

허블 우주 망원경 제원
크기	13.2m X 4.2m	무게	11,100kg
출력	2800W	임무 개시일	1990년 4월 24일~
망원경 구경	2.4m	파장	근적외선, 가시광선
궤도 요소
궤도 유형	지구 저궤도	궤도 고도	약 540km
공전 속도	약 7.6km/s	공전 주기	약 95분
관측장비
NICMOS	근적외선 카메라	ACS	탐사용 고성능 카메라
WFC3	광시야 카메라	COS	분광 카메라
STIS	영상 분광 카메라	FGS	정밀 유도센서

 

허블 우주 망원경의 장단점

허블 우주 망원경은 지구 궤도에 오른 망원경 중에서는 가장 성공을 거뒀습니다. 허블 우주 망원경이 실시하는 관측의 대부분은, 눈으로 보이는 빛의 파장인 가시광선을 이용합니다. 저궤도의 장점은 지상과는 달리 대기권의 간섭을 거의 받지 않아서 고해상도의 천체 사진을 얻을 수 있다는 것입니다. 물리적인 망원경의 크기가 작아 집광력에는 어느 정도 한계가 있지만, 망원경의 빛 노출시간을 길게 하면 관측하는 천체를 세세한 곳까지 밝히는 동시에 빛을 좁은 범위로 모아 어두운 천체까지 관측할 수 있습니다. 또 하나의 장점은 고장시 직접 가서 고칠 수 있다는 점입니다. 제임스웹 우주 망원경(JWST)은 너무 멀리 떨어져 있어(지구에서 150만km) 고장 나면 수리가 불가능합니다. 하지만 허블은 우주 왕복선을 이용한다면 수리가 가능합니다. 고장 시 대응하는 데 시간과 비용이 많이 들긴 했지만, 어쨌든 NASA는 1993년, 1997년, 1999년, 2002년, 2009년까지 5차례에 걸쳐 우주 왕복선을 허블에 보내 반사경 교체, 첨단 관측 장비 탑재, 자이로스코프 교체, 고성능 배터리 교체 등을 완료했습니다.

 

주요 과학적 성과

허블 우주 망원경은 오랫동안 풀리지 않은 천문학적 문제를 해결하는 데 도움을 주었습니다. 허블이 발사되기 전 과학자들은 우주의 나이가 100억~200억 년 사이일 것으로 예측했습니다. 이후 허블 관측에 따라 우주의 정확한 나이가 약 137억 년인 것을 알아냈습니다. 허블은 우주의 과거(나이)뿐만 아니라 우주의 현재와 미래에 대한 실마리도 풀었습니다. 다음은 허블의 주요 과학적 성과입니다.

 

■ 1994년, 슈메이커-레비 9 혜성이 목성에 충돌하는 모습을 생생히 포착했습니다.

■ 태양계 밖의 항성 주위에 행성이 존재한다는 증거를 얻었습니다.

■ 우주 팽창 속도가 가속화되고 있음을 알아냈습니다.

■ 암흑 물질의 존재를 규명함과 동시에 우주를 구성하는 물질 중 96%가 암흑 물질이라는 것을 밝혀냈습니다.

■ 허블의 관측 결과는 은하 중심부에 블랙홀이 있다는 이론을 뒷받침합니다. 

■ 1995년 12월 18일부터 열흘간 큰곰자리 부근의 맨눈으로는 거의 별이 없어 보이는 영역에 대해 관측을 실시했는데, 그곳에는 1500~2000개에 이르는 먼 은하들이 있었습니다. "허블 딥 필드(Hubble Deep Field)"라 명명된 이 사진은 전 세계에 충격을 주었습니다. 이어 거위자리 부근에도 똑같이 관측을 실시했는데(南 허블 딥 필드) 비슷하게 수천 개의 먼 은하들이 관측되었습니다.

 

허블 우주 망원경은 천문학에 지대한 영향을 끼쳤습니다. 지금까지 15,000편 넘는 논문이 허블의 자료를 기초로 투고되었으며, 허블의 자료를 근거로 하여 작성된 천문학 논문 중 98%가 적어도 한번 이상 인용되었습니다.

 

차기 망원경

제임스 웹 우주 망원경 (James Webb Space Telescope)

2021년 크리스마스에 제임스 웹 우주망원경(JWST)이  발사되었습니다. 육각형 거울을 18장 조합한 주 거울의 구경은 약 6.5m로 허블우주망원경보다 성능이 대폭 향상되었습니다. 허블의 관측 파장 영역이 근적외선, 가시광선인 반면 제임스 웹은 중적외선 관측 능력을 갖고 있습니다. 지구와 태양의 라그랑주점(L2)에 위치함으로써 태양열과 적외선의 영향에서 자유로워 훨씬 정밀한 관측이 가능합니다. JWS에 대해서는 새로운 게시글로 자세히 소개하겠습니다.

 

낸시 그레이스 로먼 우주 망원경 (Nancy Grace Roman Space Telescope)

JWST가 기념비적인 망원경의 계보를 잇는다면, 로먼 우주망원경(RST)은 허블의 직접적인 후계자입니다.  2012년 6월 4일, 미국 국가정찰국(NRO)에서 KH-11로 추측되는 정찰위성 2대를 NASA에 공여한다는 사실이 미국 언론에 보도되었습니다. 원래 NASA는 15억달러를 들여 구경 1.5m의 가칭 WFIRST(광시야 근적외선 우주 망원경)를 개발할 예정이었으나, 이 정찰 위성을 개조하여 개발하기로 하고 낸시 그레이스 로만 우주망원경이라 명명했습니다. 망원경 구경은 2.4m로 허블과 같지만 더 가볍고 최신식이며 시야 또한 허블보다 100배 넓습니다. RST는 2026년 10월에 발사될 예정이며, RST가 성공적으로 미션을 수행하게 되면 허블은 공식적으로 퇴역할 예정입니다.

 

맺음말

허블 우주 망원경의 관측 자료는 여기에서 볼 수 있습니다. 이러한 자료를 분석하고 이해함으로써 우리는 우주와 우주의 다양한 현상에 대한 이해를 더 깊게 확장할 수 있습니다. 허블 우주 망원경은 우주 탐사의 획기적인 장을 연 탐사 위성으로, 우주에 대한 우리의 이해를 크게 확장시켜 왔습니다. 그동안의 성과와 앞으로의 연구를 통해 더 많은 우주의 비밀을 밝혀내길 기대합니다.