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허블 우주 망원경


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허블 우주 망원경
Hubble Space Telescope
파일:HST-SM4.jpg
<colbgcolor=#000><colcolor=#fff> 발사 1990년 4월 24일 12:33:51 UTC
발사 위치 케네디 우주센터
COSPAR ID 1990-037B#
SATCAT no 20580
임무 유형 엑스선 관측
임무 기간 [age(1990-04-24)]년
제작 록히드 마틴(우주선 제작)
퍼킨엘머(망원경 제작)
운용 우주망원경과학연구소
발사 중량 11,100 kg
망원경 직경 13.2m
망원경 형식 리치-크레티앙 망원경
초점 거리 57.6m
유효 파장 적외선, 가시광선, 자외선
탐사 장비 NICMOS[1]/ACS[2]/WFC3[3]/COS[4]/STIS[5]/FGS[6]

1. 개요2. 구성3. 수리4. 여담5. 특징6. 수리 및 개선7. 차기 망원경8. 대중매체에서의 등장9. 기타10. 관련 문서11. 외부 링크

[clearfix]

1. 개요

허블 우주 망원경(Hubble Space Telescope)은 1990년 4월 24일, 미국 항공우주국(NASA)이 궤도에 올린 우주 망원경으로, 위성 자체가 거대한 망원경으로 현재까지 운용 중에 있다. 지구 상공 559km[7]에서 96분마다 한 번씩 지구를 공전한다.

이름은 팽창 우주론을 제창했던, 미국 천문학의 태두라고 할 수 있는 에드윈 파월 허블에서 따왔다. 발사한 지 30년이 지난 현재도 여러 차례 우주왕복선을 투입[8]하여 대대적인 보수 작업을 펼친 덕에 2024년에도 작동 중에 있다.

2026년 낸시 그레이스 로먼 우주 망원경이 우주로 발사 후 정식 운용되기 시작하면 대기권으로 추락해 소멸할 예정이다. 원래는 2000년대 전후로 STS-144라는, 허블을 안전하게 회수해서 스미소니언 항공우주박물관에 전시한다는 페이퍼 플랜이 있었다. 그 비싼 우주왕복선을 발사하는 건 돈 낭비라는 의견도 있었지만, 허블 망원경의 역사적 가치를 고려하면 시도할 만한 가치는 있었다고 할 수 있다. 그러나 STS-107 참사로 이 미션에 투입되기로 예정되었던 컬럼비아를 잃어버리며 계획은 취소되어 버렸다.[9] 사실 컬럼비아로 2년간 셔틀 계획이 싹 정지된 것을 감안하면 2000년대 후반 내지 2010년대 초반에 회수해올 예정이었던 것으로 추측되는데, 정작 2022년에도 허블은 제 기능을 하고 있으며, 2022년에는 점차 낮아지던 허블의 궤도를 다시 회복하여 수명을 연장하는 계획을 NASA에서 발표했다.

2. 구성

길이가 13m나 되며 렌즈의 구경만 2.4m에 달하는 등,[10] 인공위성으로서는 매우 큰 편이기 때문에 일반 발사체에 실려 궤도에 올라가지 않고 우주왕복선 미션인 STS-31 디스커버리에서 궤도에 전개되었다.[11][12][13]

파일:external/upload.wikimedia.org/800px-Hubble_Images_of_M100_Before_and_After_Mirror_Repair_-_GPN-2002-000064.jpg

오차보정 전(왼쪽)과 후(오른쪽)의 M-100 은하 사진. 포토샵 보정이 아닌 구면수차를 보정하는 장치를 만들어서 수리해 보정된 결과의 사진이다.

그런데 발사 직후 뿌연 사진이 전송되어 원인을 확인하는 과정에서 광학장치에 문제가 발견되었다.[14][15] 이로 인해 의회로부터 수십억 불 들여 헛짓거리 했다고 비판을 받았으나,[16] NASA는 이를 바로잡기 위해 우주왕복선을 보내 주 반사경을 수리했고, 소프트웨어적으로도 여러 가지 스킬을 써서 정상 성능을 찾을 수 있었다. 이후에도 네 번에 걸쳐 교정과 유지보수를 하면서 현재는 초기보다도 더욱 선명한 사진을 지구로 보내오고 있다.

3. 수리

사실 나사는 항상 그래왔듯 백업용 주 반사경을 따로 갖고 있었다.[17] 게다가 이건 정상적으로 제대로 만들어진 물건이었다. 으레 우주에서 쓰는 장비가 그렇듯 고도로 모듈화 되어 있던 허블을 뜯어 문제가 됐던 주 반사경도 충분히 교체 할 수 있었다. 하지만 나사는 다른 방식으로 접근을 했는데, 문제가 됐던 주 반사경이 2년간 공돌이들을 갈아 넣은 물건답게 오차의 수치마저도 매우 정확했기에 역으로 이용하기로 한 것. 작은 렌즈를 달아 오차가 난 부분에서 반사되는 빛만 따로 받아 합성하는 모듈 장비(Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement, COSTAR)를 만들어 교체함으로써 선명한 이미지를 얻어 낼 수 있었다. 즉, 주 반사경의 수리라기 보단 일종의 편법으로 고쳐 낸 것이다.

4. 여담

허블을 수리한 미션들은 역대 총 5회 있었다. STS-61(엔데버), STS-82(디스커버리), STS-103(디스커버리)[18], STS-109(컬럼비아)[19], STS-125(아틀란티스)로, 너무 일찍 잃은 챌린저를 제외한 모든 오비터들이 최소 한 번씩 허블에 갔다온 셈.

NASA 특유의 골때리는 미션 명명법을 못 외우겠다면 그냥 엔데버 허블 등의 검색어로 찾아봐도 얼추 나온다. 참고로, 마지막 미션인 STS-125는 미션을 발사 과정부터 IMAX 3D 영화로 만들어서 레오나르도 디카프리오를 나레이터로 데려와서 블루레이로 출시하기도 했다. 한국어판은 안철수가 맡았다.[20]

5. 특징

대기권의 간섭을 거의 받지 않기 때문에 지구상에서는 얻기가 힘든 선명한 사진을 전송하고 있다. 지구 대기에 의한 효과를 무시한다는 점은 천문학에서는 거의 치트키에 가까운 장점인데, 허블 망원경보다 2~3배 큰 지상 거대 망원경들이 이 효과를 줄이기 위해 별짓을 다해도[21] 쏘아올린 지 30년이 넘은 이 망원경의 해상도를 따라가지 못하고 있다는 점만 봐도 알 수 있다. 멀리 있는 천체의 형태를 구분하는 능력인 분해능에 한해서는 넘사벽에 가깝다. 단, 크기의 한계가 있다 보니 지상 망원경들에 비해 집광력이 떨어져서 어두운 천체를 관측하기 위해서는 며칠간의 긴 노출을 필요로 하기도 한다. 11일에 걸친 노출을 통해 만들어진 허블 울트라 딥 필드가 대표적이다.

이렇게 현 시점에서 봐도 굉장한 성능의 망원경인데 왜 태양계의 천체는 찍지 않느냐는 의문을 품는 사람들이 많다. 그토록 멀리 있는 은하계나 성운의 사진도 선명하게 얻을 수 있는 거대 망원경이라면, 보이저 2호 이후 탐사선이 들린 적이 없는 천왕성, 해왕성의 현재 모습이나, 뉴 호라이즌스 호 덕택에 간신히 확보할 수 있었던 명왕성의 실물 사진을 간단하게 얻을 수 있지 않느냐는 건데, 상식적으로는 당연한 이야기 같지만 실제로는 그렇지 않다.

물론 허블 망원경으로 명왕성 등 태양계의 여러 먼 천체들을 촬영한 적도 있지만 은하들을 찍을 때와는 비교가 안 되는 처참한 퀄리티를 보여준다. 이는 멀리 있는 은하가 가까이 있는 태양계 행성들보다 압도적으로 더 크기 때문이다. 무려 7,200만 광년 떨어져 있지만 그 크기가 5만 광년에 이르는 거대한 나선은하 NGC 5584는 선명하게 잘 찍히지만, 상대적으로 훨씬 가까운 명왕성은 평균지름이 고작 2,372km이기 때문에 허블 망원경으로 명왕성을 찍으면 겨우 2픽셀 정도로 너무 작아서 정보가 거의 없다. 참고 기사 정말 쉽게 비교하자면 롯데월드타워나 63빌딩같이 크고 높은 빌딩은 수십 km 떨어진 지점에서 촬영해도 그 모습을 또렷이 찍을 수 있는 반면, 똑같은 지점에서 동일한 화각으로 10m 떨어진 조약돌을 촬영했을 땐 알아보기 힘들 만큼 매우 작게 찍히는 것과 비슷하다. 허블 망원경으로 얻은 선명한 형상은 대개 거대은하 또는 성운 단위이며, 태양계 외의 항성을 촬영하지 못하는 것 또한 이와 같은 원리 때문이다.
파일:Hubble-grandtour.png
촬영: Hubble Space Telescope (NASA, 2021)
목성 토성
천왕성 해왕성

반대로, 이나 금성같이 아주 가까운 곳에 있는 천체의 경우 전체를 담지 못하고 일부분을 또렷히 찍을 수 있으나, 지나치게 밝아서 허블의 민감한 센서가 고장나버린다.[22] 그래서 적당하게 찍을 만한 천체가 화성부터인데, 그러면 기존 지상 망원경 수준으로도 커버가 되는 화질이 되어서 특별한 메리트가 없다. 그래도 다 찍어보긴 했었다.[23]

6. 수리 및 개선

7. 차기 망원경

7.1. 낸시 그레이스 로먼 우주 망원경

파일:external/upload.wikimedia.org/WFIRST-AFTA_(Wide_Field_Infrared_Survey_Telescope_-_Astrophysics_Focused_Telescope_Assets).jpg

2012년NSA와 관련된 기술협력부서인 NRO(국가정찰국)에서 구세대 모델이라고 안 쓰고 창고에 쳐박아 두었던 광학첩보위성 2대를 기부받았다. 키홀 위성 11세대 버전이라고 하며[24], 주 렌즈 크기는 동일하지만 시야각은 100배/초점은 더욱 또렷하게 맞출 수 있다는 듯하다. NASA에서는 그간 찬드라 엑스선 관측선, 스피처 X선 망원경, 페르미 감마선 우주 망원경, 제임스 웹 적외선 우주 망원경을 운용하고 있지만, 가시광용 망원경은 딱히 후계기가 없어서 염려했는데 NSA 덕분에 그 문제가 해결된 것. 다만, 보안 모듈 교체 및 우주 이송을 위한 시스템 개발에 시간이 소요되어, 발사일자는 2019년으로 잡혀 있었다가, 이마저 연기되어 2025년으로 계획되어 있다.

이 차세대 망원경은 '광각 적외선 우주망원경'으로 명명되었으며, 헤일로 궤도를 돌며 가시광선 및 근적외선 관측 임무를 수행할 예정이다. 이 망원경이 우주에 올라 가고 나면 허블 우주 망원경은 태평양으로 폐기될 예정이었으나 2022년 10월 허블 궤도 회복 계획이 발표되어 한동안 함께 사용하게 될 것으로 보인다.

7.2. 제임스 웹 우주 망원경

2021년 12월 25일 발사되어 현재 운용중에 있다. 적외선을 관측하기에 허블의 직접적인 후계기라고는 볼 수 없지만, 제임스 웹 우주망원경 자체가 허블의 후계기로 계획된 것이다. 역할은 조금 다르더라도, 가장 인지도 높은 우주 망원경의 자리를 가져갈 것이기에 후계기로 볼 수 있다.

7.3. LUVOIR (계획 중)

이외에 LUVOIR로 명명된 차세대 우주망원경 계획도 허블 우주망원경의 후속계획으로 볼 수 있다. 자외선, 가시광선, 적외선을 관측하기에, 허블과 관측 파장이 유사하다. 위키백과 참고 일부에서 "칼 세이건 우주천문대"란 이름을 부여하자고 주장하고 있다. 제임스웹 우주망원경과 같이 작은 거울들을 모아서 큰 주경을 이루는 식으로 만들어질 예정인데 주경의 크기는 12m로 제임스웹 우주망원경의 두배에 달한다. 칼 세이건 탄생 100주년인 2034년에 발사할수 있기를 희망하고 있지만 제임스웹 우주망원경의 전례대로 중간에 변수가 발생하면 늦춰질수도 있어보인다.

8. 대중매체에서의 등장

9. 기타

10. 관련 문서

11. 외부 링크


[1] Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer[2] Advanced Camera for Surveys[3] Wide Field Camera 3[4] Cosmic Origins Spectrograph[5] Space Telescope Imaging Spectrograph[6] Fine Guidance Sensor[7] 초기설계는 고도 850km[8] 허블이 나가기 전에 폭발했던 챌린저를 제외한 모든 오비터들이 한 번씩 허블과 만났다.[9] 컬럼비아가 무사히 완수했던 마지막 미션 역시 허블의 4차 서비스 미션인 STS-109였다.[10] 최초 디자인은 구경 3m 짜리였다. 다만 KH-11의 매커니즘을 상당수 활용하게 되면서 구경이 KH-11과 동일한 크기가 되었다.[11] 원래 STS-61-J 미션에서 발사하기로 예정되어 있었지만 STS-51-L 챌린저 참사가 터지며 셔틀 미션들이 싹 취소되거나 연기되었다. 이 허블 전개 미션은 원래 디스커버리 대신 아틀란티스를 쓰기로 되어 있었으며, 이후 팀 재구성 과정에서도 NASA의 높으신 분들을 깠던 기존 사령관 존 영 대신 로렌 슈라이버를 투입했다.[12] 1986년 초에 이 챌린저 참사가 터지며 허블 전개까지 취소된 것은 사실 타격이 이만저만이 아니었다. 1987년초신성 1987A가 발견되고 소련이 자기네 크고 아름다운 자외선 우주망원경 아스트론으로 1987A를 관측하였다고 보도하며 미국 천문학자들은 열폭의 도가니에 빠져야 했다는 눈물겨운 사연이 전해진다. 참고로 STS-51-L의 미션이었던 핼리 혜성 관측 임무도 전미가 우는 사이 소련은 아스트론으로 유유자적 관측을 해냈다.[13] 당시 STS-31 미션의 파일럿이었던 찰스 볼든은 이후 버락 후세인 오바마 행정부에서 NASA 국장에 임명되었다. NASA에서는 25주년을 성대하게 기념하려는데 현 국장이 그때 임무를 수행한 파일럿 본인이라 애매한 모양.[14] 주 반사경의 구면수차가 원인이었다. 이 회사는 NSA의 광학첩보위성을 여러 번 만든 회사여서 이 사업도 수주했는데 예상 외의 결과가 나온 것. 이 때 반사경 가장자리의 오차는 사람 머리카락 두께의 1/50(약 2.2 μm)이었다.[15] 거울 제작중 사용하는 표면 측정장비 계측막대 끝의의 위치를 측정할때 사용하는 계측막대 덮개의 코팅이 살짝 벗겨진 것이 원인이라고 한다. 코팅이 벗겨지며 계측막대 끝이 아닌 계측막대 덮개를 끝으로 인식했다고.[16] 거울을 제작한 업체는 NASA에 당시 금액으로 2500만 달러를 보상하였다.#[17] 코닥에서 만든 제품인데 퍼킨엘머 사에서 만든 주 반사경의 문제를 대비해 코닥에도 부탁한 것.[18] 당초 기획되었던 정기 서비스 미션 STS-109/HST-SM3 이전에 자이로스코프 6개 중 3개가 나가버리며 긴급 보수 미션을 기획했다. 1999년 12월에 발사되며 20세기, 제2천년기의 마지막 유인 우주비행으로 기록되었다.[19] 이 미션은 컬럼비아의 마지막 성공 기록이었다. 컬럼비아의 이 다음 미션이 귀환 도중 공중분해라는 참극으로 끝난 STS-107이다.[20] 정치인 안철수의 목소리만 들어봐선 감이 잘 안 오겠지만, 생각보다 목소리나 발음이 좋아서 나쁘지는 않다. 그보다 이때 당시 안철수는 정치랑 조금도 관련이 없는 석학 교수였으며, 컴퓨터 백신 V3 개발로 유명했던 사람이었다.[21] 접근성 문제를 무릅쓰고 천문대를 해발 수천 미터의 산 꼭대기, 그것도 건조한 환경을 찾아 남미 사막, 극지방 한가운데에 짓는 것도 모자라 현대의 보정 기술을 총동원해서 대기 효과를 줄이려고 노력하고 있다.[22] 수성의 경우 혹시 모를 고장을 막기 위해 태양 주변 특정 각거리 이내의 영역을 찍지 않도록 되어 있어 관측이 불가능하다.[23] 탐사선이 도착하기 전까지는 그나마 '가능한 한 좋은' 외행성 사진을 얻을 방법이 진짜 허블 망원경뿐이기는 했다. 그러나 허블로 1993년 찍은 최고 품질의 명왕성과 카론 사진도 신비한 불덩어리쯤으로 보이는 수준에 그쳤다.[24] 현재 버전은 13세대 관련 기사