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베라루빈천문대가 7시간 남짓한 관측 시간 동안 촬영한 678장의 개별 사진을 합성해 완성한 사진의 일부. 지구에서 수천광년 떨어진 거리의 분홍빛 삼엽성운(오른쪽 위)과 석호성운이 선명하게 드러나 있다. 베라루빈천문대 제공

“사진을 확대해서 볼 때마다 새롭고 흥미로운 것들을 발견하게 된다.” (베라루빈천문대의 아웃리치 담당 클레어 힉스)

32억화소의 지상 최대 카메라를 갖춘 남미 안데스 산맥 기슭의 천체망원경 베라루빈천문대가 관측 사진을 처음으로 공개했다.

미국 국립과학재단(NSF) 광적외선천문학연구소(NOIRLab)는 23일 오전 11시(한국시각 24일 0시) 유튜브 생중계를 통해 역사적인 관측사진을 공개하는 행사를 열었다.

이날 공개한 사진엔 궁수자리에 있는 수천광년 거리의 성운 2개가 선명하게 드러나 있다. 삼엽성운과 석호성운이라는 이 두 성운은 별을 만들어내는 가스와 먼지 구름 덩어리다. 네가지 컬러 필터를 통해 7시간 동안 촬영한 678장의 사진을 합성한 것으로, 보름달 약 60개 크기에 해당하는 영역을 담고 있다. 푸른색 영역은 젊고 뜨거운 별에서 나오는 빛이고 분홍색 영역은 들뜬 수소 원자, 그 주변을 감싸고 있는 검은색 덩굴은 먼지 띠다. 루빈천문대 카메라에는 근자외선에서부터 근적외선에 이르는 빛(320~1050nm)을 포착하는 6개의 필터가 있다.

베라루빈천문대가 찍은 약 5500만광년 거리의 처녀자리은하단 일부. 베라루빈천문대 제공

또 다른 사진은 5500만광년 거리에 있는 처녀자리 은하단 일부다. 5월 초 나흘 밤 동안 촬영한 사진에서 발췌한 것이다. 앞쪽엔 우리 은하의 별들이 밝게 빛나고 있고, 뒤쪽엔 우주 팽창과 함께 빠른 속도로 멀어져 가는 은하들이 있다. 푸른색 영역은 어린 별들이 있는 별 탄생 구역이다.

이날 공개된 각각의 사진은 망원경이 촬영한 전체 사진의 아주 작은 부분에 불과하다. 해발 2647m의 칠레 세로파촌산 정상에 자리한 베라루빈천문대는 역대 망원경 중 가장 큰 시야(3.5도)로 3일 밤마다 남반구에서 보이는 하늘 전체를 관측할 수 있다. 한 번에 관측하는 영역이 보름달 크기의 45배다. 허블우주망원경이 보름달 크기의 1%, 제임스웹우주망원경이 보름달 크기의 75%인 것과 비교하면 얼마나 큰 눈을 가졌는지 짐작이 간다.

천문대 건설 책임자인 젤코 이베지치 워싱턴대 교수(천문학)는 공개 행사에서 “루빈 천문대는 역사상 가장 위대한 천체 발견 기계”라며 “관측된 천체 수가 지구 인구 수를 처음으로 넘어설 것”이라고 말했다.

베라루빈천문대가 찍은 사진의 은하 앞쪽에 수많은 소행성들이 나타났다. 단 7일간의 관측으로 2104개의 새로운 소행성을 발견했다. 동영상 갈무리

천문대는 망원경의 이런 능력을 뒷받침해주는 소행성 발견 동영상도 함께 공개했다. 이베지치 박사는 “루빈이 단 7일간의 관측으로 2104개의 새로운 소행성을 발견했다”며 “이 가운데 7개는 지구 근접 소행성이고 나머지는 화성과 목성 사이의 주요 소행성대에 있다”고 설명했다. 루빈천문대만으로 2년 안에 수백만개의 새로운 소행성을 발견할 것으로 예상한다.

루빈천문대는 10시간 남짓한 시험 관측만으로 이미 수백만개의 은하와 우리 은하의 별을 포착했다고 밝혔다. 천문대는 “이전보다 훨씬 더 많은 소행성 발견을 통해 지구나 달에 충돌할 가능성이 있는 소행성을 식별함으로써 행성 방어에 획기적인 변화를 가져올 것”으로 기대했다.

루빈천문대가 사진 하나를 찍고 다른 영역으로 넘어가기까지 걸리는 시간은 40초다. 이미지 데이터가 컴퓨터 서버로 전송되는 동안 350톤 무게의 망원경은 카메라의 시야를 다음 촬영 영역으로 돌린다. 이런 식으로 하룻밤에 20테라바이트(1테라=1조) 용량의 사진 약 1000장을 찍는다. 10년 동안 이런 일을 거의 매일 반복하고 나면 200만장 이상으로 이뤄진 ‘우주 10년 타임랩스’ 영상이 완성된다.

천문대는 “데이터 처리 과정에서 추가되는 것까지 합치면 관측이 끝날 무렵 루빈천문대는 약 500페타바이트(1페타=1000조)의 데이터를 생성할 것”이라며 “이는 인류 역사를 통틀어 모든 언어로 기록된 콘텐츠의 총량과 맞먹는 양”이라고 밝혔다.

타임랩스 영상엔 소행성에서부터 거대한 별과 은하에 이르기까지 가시광선으로 수집할 수 있는 모든 것이 담긴다. 특히 밤하늘을 빠르고 넓게 살펴보기 때문에 지금까지 놓치거나 관측하기 어려웠던 일시적인 천체 현상도 실시간에 가깝게 포착할 수 있다. 초신성 폭발, 감마선 폭발, 태양계 소행성들의 움직임 등 다양한 우주 현상을 고스란히 담아 알려준다.

산타크루즈 캘리포니아대 스티븐 리츠 박사(물리학)는 “이렇게 많은 물체들이 이렇게 깊이 있게, 한꺼번에 포착된 적은 없을 것”이라고 말했다.

32억화소의 사진에 담긴 세부 사항은 컴퓨터 화면이나 신문 지면으로는 표현할 수 없다. 이에 따라 천문대는 사람들이 직접 이미지를 확대하고 축소해서 볼 수 있는 앱 ‘스카이뷰어’를 개발했다.

해발 2647m 칠레 세로파촌산 정상에 자리한 베라루빈천문대 전경. 베라루빈천문대 제공

천문학자들은 루빈천문대가 생산하는 엄청난 관측 데이터가 우주를 팽창시키는 암흑 에너지와 은하를 흩어지지 않게 묶어주는 암흑 물질을 밝히는 데 중요한 자료가 될 수 있을 것으로 기대한다. 천문대 명칭에 쓰인 ‘베라 루빈’은 1970년대에 암흑물질 단서를 포착한 여성 천문학자의 이름이다.

브라이언 스톤 국립과학재단 소장은 “루빈천문대는 역사상 모든 광학 망원경이 수집한 것보다 더 많은 우주 정보를 포착할 것”이라며 “이 놀라운 과학 시설을 통해 우리는 우주에 스며든 암흑 물질과 암흑 에너지를 포함한 수많은 우주의 미스터리를 탐구할 것”이라고 말했다.

베라루빈천문대는 망원경에 대한 마지막 미세 조정 작업을 마친 뒤 오는 10월부터 본격적인 관측 활동을 시작한다.

아이디어가 나온 지 30년, 건설이 시작된 지 10여년만에 완성된 베라루빈천문대는 미국 국립과학재단(NSF)과 미국 에너지부(DOE)가 공동으로 8억달러의 자금을 지원했다. 과학재단의 광적외선천문학연구소(NOIRLab)와 스탠퍼드대의 국립가속기연구소가 공동으로 운영한다.             < 곽노필 기자 > 

유럽우주국 프로바 3호 위성이 지구에서 6만km 떨어진 우주 공간에서 인공일식을 일으켜 촬영한 태양 코로나. 유럽우주국 제공

세계 처음으로 우주에서 일으킨 ‘인공 일식’을 통해 촬영한 태양 코로나 사진이 공개됐다.

유럽우주국(ESA)은 최근 인공위성 ‘프로바 3호’(Proba-3)가 지구에서 6만km 떨어진 우주에서 인공일식을 통해 태양 대기층 최상층부인 코로나를 촬영하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 관측은 3월23일 이뤄졌다.

프로바 3호는 ‘오컬터’와 ‘코로나그래프'라는 이름의 두 위성으로 이뤄져 있다. 두 위성은 일정한 간격을 두고 비행하다가 원반형의 오컬터가 태양을 가려주면 코로나그래프가 아스픽스(ASPIICS)란 광학 장비로 태양을 관측하고 촬영한다. 프로바 3호는 근지점 600km, 원지점 6만km의 고타원 궤도를 돌다가 원지점에 도달했을 때 정밀 편대 비행을 하며 ‘인공 일식’을 만든다.

이번 관측 때엔 원지점에서 두 위성이 150m 간격을 두고 비행하고 있었다. 두 위성은 몇시간 동안 이 간격을 유지하면서 태양과 일직선을 이룬 뒤 오컬터의 1.4m 크기 원반이 태양을 가리자 코로나그래프 위성의 광학장비가 코로나를 촬영했다. 유럽우주국은 “두 위성은 상대적 위치의 오차를 1mm 이하로 유지할 수 있다”고 밝혔다.

일정한 간격을 두고 편대 비행을 하는 프로바 3호 위성을 묘사한 그림. 유럽우주국 제공

우주에서 촬영한 인공 일식 사진이 지상에서 자연적으로 일어나는 일식을 촬영한 사진과 크게 다를 건 없다. 하지만 굳이 우주에 위성을 보내서 인공 일식을 만드는 이유는 크게 두 가지다.

첫째는 코로나를 자주 관측할 수 있다는 점이다. 지상에서 코로나를 관측할 수 있는 유일한 기회는 개기일식 때다. 그러나 개기일식은 일반적으로 약 18개월에 한 번씩 일어난다. 그것도 그때마다 관측할 수 있는 장소가 달라진다. 반면 프로바 궤도 주기가 19.6시간인 3호 위성은 궤도를 한 바퀴 돌 때마다 일식을 만들어낼 수 있다.

둘째는 오랜 시간 관측할 수 있다는 점이다. 자연적으로 일어나는 개기일식은 지속 시간이 몇분에 불과하다. 반면 프로바 3호 위성은 최대 6시간 동안 인공 일식을 유지할 수 있다. 벨기에 왕립천문대 수석연구원 안드레이 주코프는 “첫 시도에서 좋은 결과를 얻어 기쁘다”며 “이제 한 번에 관측할 수 있는 시간을 6시간으로 늘리기 위해 노력하고 있다”고 말했다.

유럽우주국의 3개 위성이 촬영한 태양을 조합한 사진. 맨 안쪽은 프로바 2호 위성이 찍은 태양, 가운데는 이번에 프로바 3오 위성이 찍은 태양 코로나, 맨 바깥쪽은 소호 위성이 찍은 태양 코로나다. 유럽우주국 제공

코로나 관측은 태양풍, 즉 태양에서 우주 공간으로 끊임없이 흐르는 물질의 흐름을 밝히는 데 필수적이다. 특히 태양 활동이 활발한 시기에 고에너지를 입자를 폭발적으로 방출해 지구 자기장을 교란시키는 코로나 질량 방출(CME)의 작동 원리를 이해하는 데 필요하다. 이런 현상은 일반인에겐 오로라 황홀경을 구경할 수 있는 기회이지만 통신이나 전력 전송, 항법 시스템 등에 심각한 피해를 입힐 수 있다.

이번 인공일식을 위한 편대 비행은 지상 관제팀의 감독 아래 자율적으로 이뤄졌다. 유럽우주국은 “앞으로는 감독 없이 위성이 완전히 자율적으로 편대비행을 할 수 있도록 할 계획”이라고 밝혔다.

프로바 3호는 유럽우주국 주도 아래 유럽 14개국 29개 이상의 기업이 참여해 제작했으며 2024년 12월 인도 스리하리코타섬 사티시다완우주센터에서 발사됐다.  < 곽노필 기자 > 

스페이스엑스의 스타십이 27일(현지시각) 9차 시험발사에서 이륙하고 있다. 웹방송 갈무리

일론 머스크가 이끄는 미국의 우주기업 스페이스엑스가 역대 최강 로켓 스타십의 9차 시험발사에서 로켓 안착과 궤도비행에 모두 실패했다.

스페이스엑스는 27일 오후 6시37분(한국시각 28일 오전 8시37분) 텍사스 보카치카 해변의 전용 발사장 스타베이스에서 스타십을 발사했다. 건물 40층에 해당하는 높이 123m의 스타십은 1단 추진체 슈퍼헤비(71m)와 2단 우주선 스타십(52m)으로 구성돼 있다.

이날 발사에선 처음으로 재사용 슈퍼헤비가 사용됐다. 슈퍼헤비 33개 엔진 중 29개가 지난 1월 7차 발사때 사용한 것이었다. 슈퍼헤비는 2단 스타십을 성공적으로 분리한 뒤 방향을 돌려 하강을 시작했으나 멕시코만에 안착하는 데는 실패했다.

또 2단 스타십은 계획된 준궤도에 진입하는 데는 성공했으나 탑재체를 배치하는 데는 실패했으며, 대기권 재진입을 위한 자세 제어에 문제가 생겨 궤도비행도 마치지 못했다. 이에 따라 하강 도중 엔진을 재점화하는 시험도 무산됐다. 스페이스엑는 이날 비행에서 인터넷위성 스타링크와 같은 크기의 모의위성 8기를 배치하는 실험을 진행할 예정이었다. 스페이스엑스는 스타십이 대기권 재진입 과정에서 폭발했다고 밝혔다.

스페이스엑스의 스타십이 9차 발사에서 고도를 높이고 있다. 웹방송 갈무리

앞서 지난 1월과 3월 실시한 7, 8차 발사에선 상승비행 도중 잇따라 폭발 사고가 일어나 궤도비행에 실패했다. 자체 조사 결과 7차는 추진제 누출, 8차는 엔진 고장이 원인으로 밝혀졌다. 두 차례 발사에서 상단 스타십은 궤도비행에 실패했지만 1단 슈퍼헤비는 상단 로켓과 분리된 후 각각 발사대로 돌아오는 데 성공했다.

스페이스엑스가 다음 시험발사를 언제 시도할지는 아직 알려지지 않았다. 연방항공청(FAA)은 스페이스엑스에 스타십을 연간 최대 25회까지 발사할 수 있도록 승인한 상태다.

스타십은 2027년으로 미뤄진 미 항공우주국(나사) 아르테미스 3호의 유인 달 착륙 때 착륙선으로 쓰일 예정이다. 스페이스엑스는 스타십이 달까지 가려면 10여차례의 우주 급유가 필요할 것으로 보고 있다. 올해 안에 우주급유를 시험하는 것을 목표로 삼고 있다.

역대 최강 우주발사체인 슈퍼헤비는 추력 7500톤으로 최대 150톤(재사용 기준)의 화물을 지구 저궤도에 올려놓을 수 있도록 설계돼 있다. 나사가 달 유인 착륙 프로그램 아르테미스를 위해 개발한 에스엘에스(SLS)의 거의 두배다. 재사용하지 않을 경우엔 최대 250톤까지도 탑재할 수 있다.

스타십의 엔진 수는 1단 슈퍼헤비에 33개, 2단 스타십에 6개를 합쳐 모두 39개다. 이는 현재 이 회사의 주력 로켓인 팰컨9의 4배에 이른다. 연료를 모두 주입한 스타십의 총 중량은 4900톤(건조중량 300톤)이다.  < 곽노필 기자 >

캐나다 항공우주기업 호라이즌 에어크래프트가 개발한 수직이착륙기. 날개 내부에 환풍기 모양의 바람개비가 다수 장착돼 있다. 호라이즌 에어크래프트 제공

                환자 수송용으로 활용되는 ‘카보라이트 X7’ 상상도. 호라이즌 에어크래프트 제공

날개에 내장된 환풍기 모양의 바람개비 여러 개를 세차게 돌려 뜨고 내릴 수 있는 신개념 항공기가 등장했다. 일단 공중에 뜨면 동체 후방에 달린 대형 프로펠러를 회전시켜 앞으로 나아가는 힘을 만든다. 짧은 이착륙 거리와 높은 비행 속도를 모두 달성할 수 있을 것이라는 기대가 나온다.

캐나다 항공기업 호라이즌 에어크래프트는 이달 중순 ‘카보라이트 X7’이라는 시제기를 개발해 비행에 성공했다고 밝혔다.

카보라이트 X7 동체 길이는 11.6ｍ, 날개 길이는 15ｍ다. 총 중량은 2.5t이다. 겉모습은 여느 고정익 비행기, 즉 보통의 경비행기와 비슷하다. 공중에서 바라봤을 때 길쭉한 동체에 90도 각도로 일자형 날개가 부착돼 있다.

그런데 카보라이트 X7이 이륙하는 모습을 보면 단박에 이 비행기가 일반 경비행기와 다르다는 점을 알 수 있다. 활주로를 달리는 대신 땅에서 공중 부양을 하듯 하늘로 수직 이륙한다. 비결은 간단하다. 날개 속에 박힌 환풍기 형태의 바람개비 14개가 일제히 땅을 바라보며 회전해 비행기 동체를 위로 들어올리기 때문이다.

고도 수십ｍ까지 올라간 카보라이트 X7은 동체 후방에 달린 대형 프로펠러를 돌린다. 이러면 이번에는 하늘 방향이 아니라 앞으로 나아가는 힘이 카보라이트 X7에 생긴다. 프로펠러가 충분히 빠르게 돌면 날개 속에 들어간 바람개비 움직임은 멈춘다. 이때부터 카보라이트 X7은 다른 고정익 비행기처럼 하늘을 난다. 착륙할 때에는 다시 날개 속 바람개비를 돌려 수직으로 내려온다.

이런 ‘이상한 비행기’는 왜 만들었을까. 활주로가 없어도 뜨고 내릴 수 있는 헬기의 장점과 빠른 비행이 가능한 고정익 비행기의 장점을 섞기 위한 목적이다.

실제로 카보라이트 X7은 건물 옥상이나 작은 공터에서 뜨고 내릴 수 있으면서도 최고 시속은 400㎞에 이른다. 미군 헬기 UH-60 블랙호크(시속 약 300㎞)보다 약 30% 빠르다. 지형이 험한 곳에서 이착륙해 신속히 이동해야 하는 응급 구조 임무 등에 쓰기 적합하다.

동력 체계는 이원화돼 있다. 수직이착륙을 위한 바람개비는 전기 배터리, 순항을 위한 프로펠러는 가스터빈 엔진으로 돌린다. 항속거리는 800㎞이며 6명이 탈 수 있다.

호라이즌 에어크래프트는 공식 자료를 통해 “카보라이트 X7은 지역 항공 모빌리티 시장에서 중요한 역할을 할 수 있을 것”이라고 기대했다.   < 경향 이정호 기자 >