과학기술정보통신부와 한국천문연구원(이하 천문연)이 미 항공우주국 스피어엑스(NASA SPHEREx) 우주망원경 성능 시험을 위한 장비 개발을 완료했다고 밝혔다.

해당 장비는 스피어엑스(SPHEREx) 망원경의 성능을 지상에서 정밀하게 시험하기 위한 시험 장비로 천문연이 2019년 8월 개발 착수해 약 3년 만에 개발을 완료하고 지난 6월 미국으로 이송해 설치를 마쳤다.

천문연이 이번에 개발한 장비 중 핵심장비는 극저온 진공챔버다.

우주에서 적외선을 관측하려면 우주의 온도보다 한층 저온으로 냉각되는 망원경이 필요하다. 스피어엑스(SPHEREx)에 최적화해 개발한 이 진공챔버는 망원경이 우주에서 냉각돼 도달할 영하 220도 이하의 극저온 진공상태를 구현하며, 앞으로 개발할 스피어엑스(SPHEREx) 망원경을 넣고 시험을 진행해 망원경이 촬영하는 사진 속에서 초점이 고르게 제대로 맞춰지는지 검증하고, 사진의 각 부분에서 어떤 파장 즉, 어떤 색깔이 보이는지를 측정하는 역할을 하게 된다.

극저온 챔버에서 스피어엑스(SPHEREx) 망원경의 성능을 시험하기 위해서는 거대한 챔버 자체뿐만 아니라 고가의 망원경을 안전하게 집어넣을 수 있는 보조 장비 등도 필요하다.

천문연은 스피어엑스(SPHEREx) 망원경 정밀 로딩 장비도 함께 개발했다. 뿐만 아니라 극저온에서 파장과 초점을 측정할 적외선 빛을 평탄하게 만들어주는 장치 등 보조 광학 장비들도 설계·제작했다.

스피어엑스(SPHEREx)는 ‘전천(全天) 적외선 영상분광 탐사를 위한 우주망원경’이며 미 항공우주국 제트추진연구소(이하 ‘JPL’) 및 미국 캘리포니아 공과대학(이하 ‘Caltech’) 등 12개 기관이 참여하는 프로젝트이다.

프로젝트의 주요 하드웨어는 우주에서 냉각을 위한 외곽 차폐막(JPL), 적외선 검출기를 포함한 관측 기기(Caltech), 적외선 망원경(Ball Aerospace), 스피어엑스(SPHEREx)의 극저온 성능시험 장비(천문연)로 각 기관이 역할 분담해 개발하고 있다.

이번 천문연의 스피어엑스(SPHEREx) 극저온 성능시험 장비 개발 설치 완료는 전체 스피어엑스(SPHEREx) 프로젝트 차원에서 2021년 상세 설계 이후 본격적으로 스피어엑스(SPHEREx) 하드웨어 개발이 가시화되는 것을 의미한다.

천문연과 스피어엑스(SPHEREx) 연구팀은 2023년 상반기 미국 Caltech에서 망원경의 광학성능을 검증하는 검교정 시험을 진행할 예정이다. 천문연은 설치한 극저온 진공 챔버를 활용해 망원경의 우주환경시험을 주도하고, 관측자료 분석 소프트웨어 개발 및 핵심 과학연구 등에 참여할 예정이다.

스피어엑스(SPHEREx)는 계획상 2025년 4월에 태양동기궤도로 발사돼 약 2년 6개월 동안 온 하늘을 총 네 번 102개의 색깔로 촬영하는 임무를 수행할 예정이다.