135억년 전 우주 기원 밝힐 '제임스웹 망원경' 발사 성공

인류의 '타임머신' 성탄절에 우주로
허블망원경보다 100배 높은 해상도
적외선으로 더 먼 곳까지 탐지 가능
빅뱅 후 초기 별·외계행성 관측 임무
美·유럽·加우주국 1996년부터 시작
수명 10년.. 관측준비만 5개월 소요
전문가 "상상할 수 없는 것들 기대"

로켓과 성공적 분리 제임스웹우주망원경(JWST)이 25일(현지시간) 남미의 프랑스령 기아나 유럽우주국(ESA) 기지에서 아리안 5호 로켓에 실려 발사된 뒤 대기권 밖에서 로켓과 성공적으로 분리된 모습. AP연합뉴스

인류 역사상 최고의 성능을 뽐내는 우주망원경이 25일(현지시간) 우주로 떠났다. 기존 망원경보다 100배 뛰어난 성능으로 우주 탄생의 단서를 포착할 것이란 기대감이 크다.

영국 BBC 등에 따르면 이날 오후 12시 20분쯤 제임스웹우주망원경(JWST)이 아리안 5호 로켓에 실려 남미의 프랑스령 기아나 유럽우주국(ESA) 기지에서 발사됐다. 열대우림 위로 치솟은 로켓은 1분 만에 구름 속으로 사라졌다. 27분간 비행한 망원경은 고도 1400㎞에서 로켓 상단으로부터 분리됐다. 앞으로 약 한 달간 항해해 지구에서 150만㎞ 떨어진 ‘라그랑주 L2’라는 지점으로 이동할 예정이다. 라그랑주 L2는 지구를 끌어당기는 중력과 원심력이 평형을 이루는 지점이다. 이곳에선 별도의 추진장치 없이 지구 궤도를 돌 수 있다.

JWST는 1996년 시작된 프로젝트다. 1990년 발사돼 임무를 수행 중인 허블 망원경보다 성능이 개선된 우주망원경을 만들기 위해 나사(미국항공우주국)와 ESA, 캐나다우주국(CSA)이 개발에 참여했다. 1960년대 나사 국장으로서 달착륙 계획을 추진한 제임스 웹의 이름을 땄다.

망원경에 투입된 자금은 100억달러(약 11조9000억원)다. 개발 초기만 해도 20억달러를 들여 2011년 제작을 마무리할 예정이었으나 새 기술이 적용되며 제작비가 5배나 뛰었다. 제작 기간도 코로나19 등 상황이 겹쳐 10년이나 지연됐다.

과학자들은 이 망원경에 ‘타임머신’이란 별칭을 붙였다. ‘빅뱅’(대폭발을 시작으로 우주가 팽창했다는 이론) 이후 우주 최초의 별과 은하를 관측하는 것이 주요 임무라서다. 망원경은 빅뱅 뒤 약 3억년 후인 135억년 전의 빛을 잡아낼 예정이다. 빌 넬슨 나사 국장은 “이 망원경은 우리가 누구인지, 무엇인지를 포함해 우리가 사는 곳을 더 잘 이해하게 할 것”이라고 밝혔다.

또 다른 목표는 외계 행성의 대기 성분을 알아내는 것이다. 더 멀리, 더 깊이 볼 수 있는 망원경으로 우주 곳곳을 들여다볼 계획이다. 지구 외에 생명체가 살 수 있는 행성 개척에 큰 도움이 될 것으로 보인다. 천문학자 하이디 해멜은 “우리는 완전히 새로운 개척지에 들어가게 될 것”이라고 기대감을 나타냈다.

임무가 막중한 만큼 성능도 허블 망원경보다 100배 이상 뛰어나다. 허블 망원경이 사용했던 가시광선이 아닌 적외선으로 우주 공간에서 더 먼 공간을 관측할 수 있다. 먼 거리에서 날아드는 빛일수록 적외선에 가까워지는 성질을 이용한 것이다.

JWST의 거울 지름은 6.5m로 허블보다 2.7배 크다. 이 거울은 별빛을 모으는 눈과 같다. 육각형 거울 18개가 벌집 모양으로 조립돼 허블 망원경보다 15배 이상 시야가 넓다. 동시에 무게는 6.2t으로 허블의 절반가량에 불과하다.

JWST가 작동하기까지 넘어야 할 산은 많다. 발사 뒤 라그랑주 L2 지점까지 이동하면서 몸체를 펼쳐야 하는데 이 과정에서 178차례의 방출이 이뤄진다. 이 과정 중 하나라도 잘못되면 망원경 성능을 떨어뜨리는 위험 요소가 무려 300개에 달하는 것으로 알려졌다. 또 적외선 망원경은 열에 취약해 섭씨 영하 233도의 극저온 상태라야 성능이 최적화한다. 따라서 영하 233도까지 떨어지기까지 기다리는 시간도 필요해 관측 준비를 마치는 데는 5개월가량이 소요될 전망이다.

JWST의 최대 수명은 10년으로 설계됐다. 지구에서 너무 먼 곳에 있기 때문에 고장이 날 경우 허블처럼 사람이 올라가서 수리할 수 없다. 반면 허블은 우주왕복선을 이용해 개보수가 가능하다. 이 때문에 설계 수명이 15년이었던 허블은 총 5차례에 걸쳐 나사가 개보수해 31년간 활약하고 있다.

JWST는 10년 뒤 연료가 고갈돼 천천히 항로를 벗어나게 돼 있다. 가디언은 10년 뒤 이 망원경이 지금까지 만들어진 우주 쓰레기 중 가장 비싼 조각이 될 것이라고 전망했다.

JWST 연구에 참여한 영국 더럼대학교 마틴 워드 교수는 “이것은 단지 시작일 뿐”이라며 “최고의 것은 아직 오지 않았고, 앞으로 10년 동안 우리가 상상할 수조차 없던 것들을 발견하게 되길 바란다”고 밝혔다.

이지민 기자 aaaa3469@segye.com