제임스 웹 우주망원경 발사
2021년 크리스마스 아침, 종이접기처럼 접힌 제임스 웹 우주망원경이 지구에서 150만 km 떨어진 L2 지점으로 떠났습니다. 한 번의 실수도 허용되지 않는 전개 과정을 모두 무사히 마쳤습니다.
볼 수 있는 뷰: 공전뷰 ✓ · 별자리뷰 — (하늘에서 볼 수 없는 이벤트)
이 이벤트 이야기
2021년 12월 25일 아침, 제임스 웹 우주망원경이 남아메리카의 프랑스령 기아나에서 아리안 5 로켓에 실려 발사됐습니다. 약 25년의 개발 기간과 약 100억 달러의 비용이 들어간 망원경이었습니다. 목적지는 지구에서 약 150만 km 떨어진 곳으로, 달까지 거리의 약 4배입니다. 문제가 생겨도 사람이 가서 고칠 수 없는 곳이라, 발사를 지켜본 사람들은 크게 긴장했습니다.
망원경은 로켓에 들어가도록 종이접기처럼 접혀 있었기 때문에, 발사 뒤 한 달 동안 하나씩 펼쳐야 했습니다. 테니스장만 한 크기의 다섯 겹 햇빛 가리개를 펴고, 금을 입힌 18장의 육각형 거울 조각을 제자리에 맞췄습니다. 이 과정에는 하나라도 실패하면 임무 전체가 위험해지는 단계가 344개나 있었습니다. 2022년 1월 8일 거울의 마지막 날개가 펼쳐졌고, 1월 24일 망원경은 태양-지구 L2 지점 둘레의 궤도에 도착했습니다.
아리안 5 로켓이 망원경을 아주 정확한 방향으로 보내 준 덕분에, 궤도를 바로잡는 데 쓸 연료가 많이 절약됐습니다. 그래서 망원경은 원래 목표였던 10년보다 훨씬 긴 약 20년 동안 쓸 수 있을 것으로 예상됩니다. 2022년 7월 첫 과학 사진들이 공개된 뒤로, 웹은 우주 초기의 은하들을 차례로 찾아내고 있습니다. 2025년에 확인된 은하 MoM-z14는 빅뱅 뒤 약 2억 8천만 년 때의 모습으로 보입니다.
웹을 ‘허블의 후계자’라고 부르지만 반만 맞는 말입니다. 허블은 주로 사람 눈에 보이는 빛과 자외선을, 웹은 눈에 보이지 않는 적외선을 봅니다. 보는 빛이 달라 서로 다른 모습의 우주를 보여 주기 때문에, 두 망원경은 지금도 함께 일하고 있습니다. 공전뷰에서는 웹이 지구를 떠나 한 달 동안 L2 지점까지 날아가는 과정이 재현됩니다.
임무의 목표
우주는 계속 팽창하고 있어서, 아주 먼 은하에서 오는 빛은 오랫동안 여행하는 사이에 길게 늘어나 적외선이 됩니다. 그래서 가장 오래된 은하를 보려면 적외선 망원경이 필요합니다. 웹은 허블이 볼 수 없던, 빅뱅 뒤 5억 년이 안 된 때의 은하를 여럿 찾아냈습니다. 그런데 이 은하들이 예상보다 크고 밝아서, 과학자들은 초기 우주에서 별이 얼마나 빨리 생겼는지를 다시 따져 보고 있습니다.
다른 별을 도는 행성, 곧 외계행성의 대기를 조사하는 것도 웹의 중요한 일입니다. 행성이 별 앞을 지날 때 별빛 일부가 행성의 대기를 통과하는데, 그 빛을 나누어 보면 대기에 어떤 기체가 있는지 알 수 있습니다. 웹은 2022년 WASP-39b에서 이산화탄소를 처음으로 뚜렷하게 찾아냈고, K2-18b와 트라피스트-1의 행성들도 조사하고 있습니다.
접힌 망원경을 우주에서 펼치는 데 성공한 것은 우주 공학에서도 큰 이정표입니다. 앞으로 계획되는 더 큰 우주망원경, 예를 들어 지구 같은 행성을 찾으려는 NASA의 ‘거주 가능 세계 관측소’도 웹의 경험을 바탕으로 설계되고 있습니다. 로켓 안에 들어갈 수 있는 크기보다 큰 망원경을 만들려면 접었다가 우주에서 펴는 방법이 필요하기 때문입니다.
임무 연대기와 배경
이 계획은 처음에 2007년 발사, 약 5억 달러 예산을 목표로 시작했습니다. 하지만 기술이 매우 어렵고 관리 문제도 겹쳐, 발사는 14년 늦어지고 비용은 약 20배로 불었습니다. 2011년에는 미국 의회에서 계획을 취소하자는 논의까지 있었습니다. 2018년에는 시험 도중 햇빛 가리개가 찢어지는 사고로 일정이 또 늦어졌습니다.
주거울의 지름은 6.5m로, 빛을 모으는 면적이 허블(2.4m)의 약 6배 가까이 됩니다. 적외선은 열에서도 나오기 때문에, 망원경 자체가 따뜻하면 스스로 내는 열이 관측을 방해합니다. 그래서 웹은 햇빛 가리개 뒤에서 영하 233도 정도로 차갑게 식혀지고, 중적외선 장비 MIRI는 따로 냉각기를 써서 영하 266도까지 내려갑니다. 2022년 5월에는 아주 작은 운석이 거울 조각 하나에 부딪쳤지만, 망원경은 여전히 목표 성능보다 좋은 성능을 내고 있습니다.
망원경의 이름은 1960년대 NASA 국장으로 아폴로 계획을 이끈 제임스 웹에게서 왔습니다. 웹 망원경은 여러 나라의 협력으로 만들어졌습니다. 유럽우주국은 아리안 5 로켓과 관측 장비 일부를 맡는 대신 관측 시간을 나누어 받고, 캐나다우주국은 망원경을 정확히 겨누게 해 주는 센서와 관측 장비를 맡았습니다.
어디서 볼 수 있나 — 하늘과 시뮬레이터
웹은 태양-지구 L2 지점 둘레를 크게 도는 궤도에 있으며, 지구에서 약 150만 km 떨어져 있습니다. L2 지점은 지구를 사이에 두고 태양 반대쪽에 있어서, 망원경이 지구와 함께 발맞추어 태양을 돕니다. 공전뷰에서 지구를 크게 확대하면 L2 지점에 머무는 웹의 표식이 그려지고, 재생하면 2021년 12월 25일 발사부터 한 달 뒤 도착까지의 비행 경로가 재현됩니다.
웹이 관측한 천체들은 별자리뷰의 심우주 목록과 성간뷰(3D)에서 실제 거리와 함께 찾아볼 수 있습니다. 약 7,600광년 떨어진 용골자리 성운, 남쪽 고리 성운, 약 2억 9천만 광년 떨어진 스테판의 오중주 은하군 같은 천체가 있습니다. 성간뷰에서 거리를 바꿔 가며 보면 가까운 성운과 먼 은하 사이의 거리 차이가 얼마나 큰지 실감할 수 있습니다.
이 대목을 화면에서 확인하려면 — 공전 궤도에서 그 순간 재생
자주 묻는 질문
왜 L2 지점으로 갔나요?
그곳에서는 태양·지구·달이 모두 한쪽에 있어, 햇빛 가리개 하나로 빛과 열을 막고 망원경을 영하 233도 정도로 차갑게 유지할 수 있기 때문입니다.
허블을 대신하나요?
아닙니다. 웹은 적외선을, 허블은 눈에 보이는 빛과 자외선을 주로 보며, 두 망원경은 지금도 함께 관측합니다.
얼마나 오래 쓸 수 있나요?
발사가 매우 정확해 연료가 절약된 덕분에, 원래 목표인 10년보다 긴 약 20년 동안 쓸 수 있을 것으로 예상됩니다.
가장 멀리 본 은하는 무엇인가요?
2025년에 확인된 MoM-z14가 대표적이며, 빅뱅 뒤 약 2억 8천만 년 때의 모습입니다.
관련해서 볼 것
시각·수치는 근사이며 관측 계획엔 공식 자료를 확인하세요. 시뮬레이션은 J2000 평균 궤도요소 기반입니다.