[전망2020] 암흑물질 관측 망원경 시험가동, 차세대 발사체 시험발사 목전
2020년이 목전에 다가왔다. 2020년은 거대 자본과 국제협력이 필요한 천문학 관측과 우주개발 분야에서 중요한 도약이 예상된다.
대표적인 우주 관측 임무로는 암흑물질의 비밀을 밝힐 고감도 천체 관측 망원경인 대형시놉틱관측망원경(LSST)의 첫 시험 관측이 2020년 실시될 예정이다. LSST는 칠레 중부 체로 파촌 지역의 고산지대에 건설 중인 망원경으로 지름 8.4m의 거울을 사용한 거대한 반사망원경과 32억 개의 픽셀을 지닌 고감도 센서를 이용해 밤하늘 넓은 영역을 자세히 관측한다. 지구에서 볼 때 태양과 달의 49배 면적을 한 번에 볼 수 있다. 이런 능력을 바탕으로 남반구 하늘의 은하 수백억 개를 관측해 3차원 입체 은하 지도를 만든다.
LSST에는 암흑물질의 존재를 처음 제기한 여성 천문학자 베라 루빈을 기리는 ‘베라 루빈 망원경’이라는 별명이 있다. 암흑물질의 존재를 본격적으로 탐색할 망원경이기 때문이다. 암흑물질은 우주에 존재하는 강력한 중력원으로, 은하가 밀집한 지역에는 암흑물질 역시 존재할 것으로 추정된다. 암흑물질은 중력을 이용해 더 먼 곳의 은하나 별에서 오는 빛을 휘어지게 만들기도 한다. 이를 ‘중력렌즈 효과’라고 부르는데, LSST는 관측을 통해 이런 효과의 존재 유무를 밝혀 우주의 암흑물질 및 암흑에너지의 분포를 찾아낼 예정이다. 2020년에는 최초의 시험 관측이 이뤄질 예정이며 본격적인 과학 임무 관측은 2022년부터 시작할 계획이다.
세계에서 가장 큰 군집형 전파망원경이 될 ‘스퀘어킬로미터어레이(SKA)’는 내년 첫 공사 계약이 체결된 가능성이 높다. 호주와 남아프리카공화국에 지름 5km 영역에 빼곡하게 여러 형태의 전파망원경을 설치하고, 최대 3000km 주변까지 듬성듬성 망원경을 설치해 지금껏 지구에 건설한 전파망원경 가운데 가장 정밀한 해상도를 갖는 전파망원경을 만드는 게 목표다. 접시형 안테나는 수백 개, 안테나 형태의 전파 수신기(아래 사진)는 수십만 개를 설치해 지구에 1km2 면적의 전파망원경을 설치하는 것과 같은 효과를 낼 계획이다. 빠르면 2027년, 늦어도 2030년에는 첫 관측을 시작한다는 목표다.
우주개발 분야에서는 저렴한 비용으로 위성을 쏘아 올리기 위한 차세대 대형발사체가 본격적인 경쟁을 시작할 예정이다. 유럽의 우주기업 아리안스페이스는 자사가 개발 중인 ‘아리안 6’의 첫 번째 시험발사를 2020년 실시할 계획이다. 지난 24일 창립 40주년을 맞은 아리안그룹은 26일 250번째 발사를 성공으로 이끌며 상업 위성발사체 시장의 전통 강자임을 다시 한번 과시했다. 주력 발사체인 아리안 5는 올해까지 106번의 발사를 성공적으로 마무리했다. 부분성공을 퐘해 발사 성공률이 99%에 육박하는 아리안 5는 안정성 측면에서 최고라는 평가를 받고 있다. 2022년까지 11번의 추가 발사가 이미 예정돼 있다.
하지만 아리안스페이스는 우주발사체 시장의 새로운 변화에 적응하기 위해 새 발사체 개발의 필요성을 느끼고 현재 아리안 6를 개발 중이다. 아리안 6는 스페이스X 등 저렴한 발사비용을 자랑하는 경쟁자들의 등장에 대응하기 위해 개발되고 있다. 아리안스페이스는 5t의 탑재체를 정치천이궤도(GTO)로 올리는 발사 비용을 한화로 900억 원대로 줄이는 등 비용을 기존보다 40% 이상 줄일 것을 목표로 6를 개발 중이다. 또 위성 시장의 주류로 등장한 소형위성을 여러 궤도에 올릴 수 있도록 소형위성 탑재 기술과, 새로운 빈치엔진을 이용한 다단계 궤도 접근 기술(아래 사진)을 새로 채택했다.
일본 역시 차세대 발사체 H3를 2020년 첫 시험발사할 계획이다. 미쓰비시중공업과 일본우주항공연구개발기구(JAXA)가 공동으로 설계 및 제작 중인 H3는 현재 일본의 주력 발사체인 H-IIA 및 B를 대체하기 위해 개발되고 있다. 4t의 탑재체를 태양동기궤도(SSO)로 올리는 데 비용이 한화 600억 원대가 되도록 하고 있다.
[윤신영 기자 ashilla@donga.com]
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