과기부·천문연, 우주망원경 '스피어렉스' 성능 시험용 장비 개발

박지우 기자

입력 : 2022-08-17 17:59:05

- '극저온 진공 체임버'로 영하 220도 환경서 장비 작동 점검

'스피어렉스'(SPHEREx·한글 표기는 NASA 관계자들의 발음에 따름)를 우주로 보내기 전에 미리 성능을 점검하기 위한 장비를 국내 연구진이 개발했다.

< 스피어엑스(SPHEREx) 최근 확정된 단면도와 운영 상상도 /=과학기술정보통신부 제공. >

과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국천문연구원(천문연)은 '극저온 진공 체임버'(cryogenic vacuum chamber) 등 스피어렉스 우주망원경의 성능 시험장비 개발을 마쳤다고 17일 발표했다.

천문연이 개발한 장비는 스피어렉스 망원경을 우주로 쏘아 올리기 전에 지상에서 우주와 같은 환경을 구현해 성능을 미리 정밀하게 시험하는 기구들이다. 천문연이 2019년 8월 개발에 착수해 약 3년 만에 개발을 완료하고 올해 6월 미국으로 이를 이송해 설치를 마쳤다.

이 중 핵심 장비는 '극저온 진공 체임버'로, 망원경이 우주에서 냉각돼 도달할 영하 220도 이하의 극저온 진공상태를 구현한다.

스피어렉스 망원경 연구진은 스피어렉스 망원경을 제작한 후 한국 천문연이 개발한 진공 체임버에 망원경을 통째로 넣고 절대온도 80K(켈빈) 이하로 냉각시키면서 광학 성능을 시험한다.

< 스피어엑스(SPHEREx) 검교정 장비 개발에 참여한 연구진 /=과학기술정보통신부 제공. >

시험 과정에서 스피어렉스 망원경이 촬영하는 사진에서 초점이 고르게 맞춰지는지, 사진의 각 부분에서 어떤 파장이 보이는지를 확인하게 된다.

열이 있는 물체는 적외선을 내보내므로 망원경 온도 자체를 낮춰 0.75∼5.0㎛(마이크로미터) 파장 범위를 관측하는 데 방해가 되지 않도록 하는 것이다.

천문연은 이 밖에 망원경을 진공체임버에 안전하게 집어넣는 보조장비인 정밀 로딩 장비도 개발했다. 또 적외선이 센서에 균일하게 투과될 수 있도록 빛을 평탄하게 만들어주는 '플랫 필딩'(flat fielding) 장치 등 보조 광학 장비를 설계·제작했다.

스피어렉스 망원경은 하늘 전체에 대해 적외선 영상분광탐사를 하게 될 기기다. 미국 항공우주국(NASA)이 2025년 발사를 목표로 개발 중이다.

천문연과 미국의 스피어렉스 연구팀은 내년 상반기에 캘텍에서 망원경의 광학 성능을 검증을 위한 검정·교정 시험을 진행할 예정이다.