허블 우주 망원경 (r20220720판)

문서 조회수 확인중...


파일:external/scienceon.hani.co.kr/hubble1.jpg

1. 개요
2. 구성
3. 특징
4. 수리 및 개선
5. 차기 망원경
6. 대중매체에서의 등장
7. 기타
8. 관련 문서
9. 외부 링크


1. 개요[편집]


Hubble Space Telescope

1990년 4월 24일 NASA가 궤도에 올린 우주 망원경으로, 위성 자체가 거대한 망원경이다. 지구 상공 559km에서 96분마다 한 번씩 궤도를 돌고 있다.

이름은 팽창 우주론을 제창했던, 미국 천문학의 태두라고 할 수 있는 에드윈 파월 허블에서 따왔다. 발사한 지 30년이 지난 현재도 여러 차례 우주왕복선을 투입[1]하여 대대적인 보수 작업을 펼친 덕에 2022년 현재까지 작동 중에 있다.

2025년 낸시 그레이스 로먼 우주망원경이 올라가면 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. 문제는 STS-107 컬럼비아 참사로 이 미션에 예정되었던 컬럼비아 오비터를 잃어버리며 계획은 취소되어 버렸다.[2] 사실 컬럼비아로 2년간 셔틀 계획이 싹 정지된 것을 감안하면 2000년대 후반 내지 2010년대 초반에 회수해올 예정이었던 것으로 추측되는데, 정작 2022년에도 허블은 제 기능을 하고 있다.


2. 구성[편집]


길이가 13m나 되며 렌즈의 구경만 2.4m에 달하는 등[3][4], 인공위성으로서는 매우 큰 편이기 때문에 일반 발사체에 실려 궤도에 올라가지 않고 우주왕복선 미션인 STS-31 디스커버리에서 궤도에 전개되었다.[5][6] 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.

발사 직후 뿌연 사진이 전송되어 원인을 확인하는 과정에서 광학장치에 문제가 발견되었다[7][8]. 이로 인해 의회로부터 수십억 불 들여 헛짓거리 했다고 비판을 받았으나, 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.

수리가 어떻게 진행되었는지 궁금하다면 우주인들의 미션 보고 프레젠테이션 영상을 찾아보자. 어떻게 검색해야 할지 모른다면, 허블을 수리한 미션들은 역대 총 5회 있었음을 상기하자. STS-61(엔데버), STS-82(디스커버리), STS-103(디스커버리)[9], STS-109(컬럼비아)[10], 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. 두 나레이터가 너무나 다른 느낌이다[11]

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.


3. 특징[편집]


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[12] 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 태양계 내 명왕성 등 여러 천체들을 촬영한 적도 있지만 먼 은하들을 찍을 때와는 비교가 안 되는 처참한 퀄리티를 보여준다. 이는 멀리있는 은하가 가까이 있는 태양계 행성들보다 더 크기 때문이다. 무려 7200만 광년 떨어져 있지만 5만 광년이나 되는 거대한 나선은하 NGC 5584는 선명하게 잘 찍히지만, 상대적으로 훨씬 가까운 명왕성은 고작 2,400km 이기 때문에 허블 망원경으로 명왕성을 찍으면 고작 2픽셀 정도로 너무 작아서 정보가 거의 없다. 참고 기사 반대로, 달이나 금성같이 아주 가까운 곳에 있는 천체는 전체는 담지 못하고 일부분을 또렷히 찍을 수 있으나, 지나치게 밝아서 허블의 민감한 센서가 고장나버린다. 그래서 적당하게 찍을 만한 천체가 화성부터인데, 그러면 기존 지상 망원경 수준으로도 커버가 되는 화질이 되어서 특별한 메리트가 없다. 그래도 다 찍어보긴 했었다.

4. 수리 및 개선[편집]


  • Servicing Mission 1: STS-61(엔데버)
첫 수리는 1993년 12월이었다. 처음에 허블우주망원경은 기대와 달리 흐릿한 사진을 보냈다. 연구진은 제1 반사경이 타원형으로 깎여야 하는데 완전한 구면으로 깎여 초점이 흐려졌다는 것을 밝혀냈다. NASA는 당시로써 사상 최대 규모의 우주 수리작업을 진행했다. 수리비는 6억 2900만 달러가 들었다. 우주 왕복선 인데버호를 발사해 11일 동안 11곳의 장비, 부품을 교체 및 설치를 진행했다. 초점이 안 맞았던 제1 반사경은 고속광도계가 광학교정 장치(COSTAR)로 대체되었고, 관측 카메라(WFPC)도 내부에 교정광학 장치를 갖춘 광시야 및 행성 관측 카메라2(WFPC2)로 교체되었다. 햇빛을 받으면 심하게 떨렸던 태양열 집열판과 태양열 집열판으로 작동되는 전자 장비 역시 교체되었다. 전자 장치들도 작동이 제대로 되지 않아 수리하지 않으면 폐기해야 할 상황이었지만, 망원경 조준계의 자이로스코프 네 개와 두 개의 전자 제어유닛 및 전기 부품, 자력계 두 개도 교체되었다. 내장된 컴퓨터는 보조 처리 장치가 추가되면서 성능이 개선되었다. 수리를 담당한 4명의 과학자가 한 번에 6~7시간 걸리는 우주유영을 5회 이상 했다. 햇빛을 받을 때는 작업을 할 수 없어 태양의 반대편에 들었을 때 플래시에 의지한 채 어두운 상태에서 작업해야 하는 어려움도 있었다. 이 첫 수리 후 허블의 선명도는 50% 높아졌고, 허블의 궤도도 더 높은 곳으로 상승했다.

  • Servicing Mission 2: STS-82(디스커버리)
두 번째 수리는 1997년 2월에 첨단장비 교체작업을 위해 이뤄졌다. NASA는 7명의 우주비행사와 장비를 실은 디스커버리호를 쏘아 올렸다. 우주에 떠 있는 먼지 안개를 뚫고 은하 중심부 깊숙한 곳에 있는 블랙홀의 모습까지 탐지해낼 수 있는 장비가 장착됐다. 미션 2에서는 GHRS와 카메라(FOS)를 각각 우주망원경 영상 분광 카메라(STIS)와 근적외선카메라 및 다중천체 분광 카메라(NICMOS)로 바꾸었으며, 기존의 공학 및 과학 테이프 레코더(ESTR)도 신형 솔리드 스테이트 레코더(SSR)로 교체하고 단열체를 수리하였다. 분광 카메라(NICMOS)는 고체 질소로 이루어진 히트싱크를 포함하고 있어 기구로부터 열잡음을 줄일 수 있지만, 설치된 지 짧은 시간 만에 예측하지 못했던 열팽창으로 히트싱크의 부품이 광학 방해판과 접촉하였다. 이 때문에 기구의 온도 상승률이 높아져 본래 예상 수명이 4.5년이던 것을 약 2년으로 줄이는 결과를 초래하였다.

  • Servicing Mission 3A: STS-103(디스커버리)
세 번째는 미션 3A는 1999년 12월에 수행되었다. NASA는 항법장치인 자이로스코프에 이상이 있다는 것을 발견하고 내장된 자이로스코프 여섯 개 중 세 개가 고장 난 이후 당초 계획되었던 미션 3를 두 차례의 임무로 분할하였다. 임무 개시로부터 수 주일 전에 고장 난 자이로스코프가 네 개까지 늘어나면서 망원경의 렌더링이 과학 관측을 수행할 수 없었으며, 이후 한 달이 넘도록 자료를 받지 못하고 있는 상황이었다. 그래서 미션 3A에서는 자이로스코프 여섯 개를 모두 교체하고, 정밀유도 센서와 컴퓨터까지 교체하였으며, 축전지의 과충전을 막기 위해 전압/온도 개선 키트(VIK)를 설치하고 단열재 블랭킷도 교체하였다. 또한, 알루미늄 피복제와 지상과의 송수신 장비도 바꿨다. 새로 설치된 컴퓨터는 교체 전의 DF-224보다 처리 능력이 20배 빨랐으며 메모리 용량도 여섯 배나 컸다. 컴퓨터가 연산 작업 일부를 지상에서 우주선으로 할당하면서 처리율을 높였고 현대적인 프로그램 언어를 사용할 수 있게 되면서 임무 소요 비용을 절감하였다.

  • Servicing Mission 3B: STS-109(컬럼비아)
2002년 3월엔 최대 업그레이드 작업이 이뤄졌다. 컬럼비아에서 수행된 미션 3B는 새로운 기구의 설치 작업을 부여받아서 기존 카메라(FOC, 정밀유도 센서를 제외한 마지막 1세대 기구)를 7600만 달러짜리 탐사용 첨단관측 카메라(ACS)로 교체하였다. 따라서 허블망원경에 탑재된 모든 기구가 내장형 주거울 수차 교정 장치를 가지면서, 기존의 광학교정 장치인 COSTAR는 필요가 없어졌다. 또한 폐순환 냉각기를 설치하여 분광 카메라(NICMOS)의 기능을 되살렸으며 태양전지판도 다시 교체하여 기존 동력에서 30%를 더 높였다. 이 작업을 통해 허블의 시력은 10배 높아졌다. 전력 통제 장치도 교체하는 데 성공했다. 특히 우주에서 이뤄진 이 작업은 많은 전선과 장비들이 엉켜 있어 잘못될 경우 망원경을 아예 못 쓰게 되는 역사상 가장 어려운 우주유영으로 평가됐다.

  • Servicing Mission 4: STS-125(아틀란티스)
마지막 서비스 미션인 STS-125는 수리도 수리지만 천문학계의 눈물겨운 대국민 호소, 그리고 STS-400이라는 엄청난 비상 구조 작전으로도 유명하다. 2009년 5월 우주왕복선 애틀란티스호가 다섯 번째 수리를 위해 발사됐다. 다섯 번째 수리에서 미션 4에서 자료처리 장치의 대체품을 설치하였으며, 관측 카메라(ACS)와 영상 분광 카메라(STIS) 시스템의 수리 및 니켈수소전지(배터리)의 성능을 향상했고, 그 외 자이로스코프 등 여러 부속품을 교환하였다. 또한 두 대의 새로운 관측기구, 광시야 카메라3(WFC3)과 우주 기원 분광 카메라(COS)를 설치하고 연포획 및 랑데뷰 장치(SCRS)를 설치하여 후일에 다른 유무인 임무를 통해 허블의 랑데뷰와 포획 및 안전한 처리를 가능하게 하였다. 고장 나서 수리가 불가능한 관측 카메라(ACS)의 고해상도 채널을 제외하고는 미션 4의 모든 작업을 성공적으로 끝마쳤다.


5. 차기 망원경[편집]



5.1. 낸시 그레이스 로먼 우주망원경[편집]


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[13], 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 예정이다.


5.2. LUVOIR (계획 중)[편집]


이외에 LUVOIR로 명명된 차세대 우주망원경 계획도 허블 우주망원경의 후속계획으로 볼 수 있다.


6. 대중매체에서의 등장[편집]


  • 문명 5에서 불가사의로 등장하는데, 명성답게 과학자 위인을 2명이나 소환하고 우주선 생산을 빠르게 해주는 효과가 있다.

  • 영화 아마겟돈 초반부에서 미국 대통령이 지구로 날아오는 소행성을 관측하기 위해 허블 망원경을 가동하라고 명령하는 장면이 나온다. 사실 허블망원경은 렌즈의 사이즈가 작아서 아주 먼거리의 천체를 관측하는 데는 지상의 대구경 망원경보다 오히려 나쁠 수 있지만, 태양계 내부처럼 상대적으로 근거리의 물체를 세밀하게 관측하는데는 대기의 산란이 없기 때문에 가장 좋은 수단이다. 사실 지구에 직격가능성이 있는 소행성이 존재한다면 지상이건 궤도상이건 모든 천체망원경이 거기에 집중될 테니 과학적인 근거가 있어서 명령을 내렸다기 보다는 인상적인 장면을 보여주기 위한 연출에 가깝다.

  • 단편영화 Kung Fury에서는 초반 전투신에서 잠깐 나오는데 크게 손상되어 버린다. 근데 이 작품의 배경이 1985년(...)이다. 애초에 하나부터 열까지 일부러 말도 안 되게 만든 작품이니...

  • 영화 그래비티의 처음 장면은 이 허블 우주 망원경이 고장나서 수리하는 장면으로 시작된다. 그리고, 우주쓰레기에 맞아 스페이스 셔틀과 함께 완전히 박살난다.


7. 기타[편집]


  • 위클리 월드 뉴스에서 허블 망원경에 천국의 모습이 포착되었다는 합성 사진을 만든 적이 있다. 위클리 월드 뉴스는 신문의 모든 기사가 주작이라고 천명하는 유머신문이기 때문에 밝혀지고 말고 논쟁의 여지가 없이 당연히 합성이나, 지금도 기독교 계열 사이비 종교단체에서 홍보를 할때 '외신 보도'라며 이 사진을 내놓기도 한다.

  • 허블 우주 망원경이 찍은 사진은 모두 PD-Hubble에 따라 퍼블릭 도메인으로 이용이 가능하다. #

  • 2018년 10월 7일, 자이로스코프 이상으로 인해 안전 모드에 들어갔음이 발표되었다. ## STSci의 레이첼 오스튼 박사에 따르면 현재는 상술된 STS-125 미션 당시 전부 새로 넣은 여섯 자이로스코프 중 2개만이 온라인 상태로, 안전모드로 전환하여 불량인 3번째 자이로스코프를 복구하려 하고 있다. 27일 수리를 마치고 다시 임무를 수행하고 있다. 10월 22일 기록을 보면 껐다 켠 걸로는 해결이 안 되어서 반대방향으로 동작시키고 자이로 저속 운용 모드를 추가하여 해결을 했다고 한다. #

  • 2021년 6월 17일, 내부 메모리 보드 불량으로 모든 관측이 중단 되었음이 발표되었다. NASA는 현재 백업 메모리로 전환을 시도했지만, 그보다 더 큰 문제, 즉 메인 컴퓨터와 더불어 인터페이스 문제라 판단하고, 2009년에 붙인 백업 컴퓨터가 잘 동작하기만 기도하고 있다. 다행히 전원공급부의 전압조정기 문제로 밝혀져 백업 컴퓨터로 전환하고 7월 16일 정상적 관측을 재개하기 위해 준비하고 있다.

  • 한편 중국 우주정거장 톈궁도 2024년부터 허블과 비슷한 체급의 지름 2m짜리 우주망원경을 갖출 예정이다. # 이 망원경의 가칭은 중국 우주정거장 망원경(Chinese Space Station Telescope (CSST))이다.


8. 관련 문서[편집]




9. 외부 링크[편집]


파일:크리에이티브 커먼즈 라이선스__CC.png 이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2022-07-10 02:18:41에 나무위키 허블 우주 망원경 문서에서 가져왔습니다.

[1] 허블이 나가기 전에 폭발했던 챌린저를 제외한 모든 오비터들이 한 번씩 허블과 만났다.[2] 컬럼비아가 무사히 완수했던 마지막 미션 역시 허블의 4차 서비스 미션인 STS-109였다.[3] 최초 디자인은 구경 3m 짜리였다. 다만 KH-11의 매커니즘을 상당수 활용하게 되면서 구경이 KH-11과 동일한 크기가 되었다.[4] 이 내용을 근거로 국내 음모론자들 사이에서 허블 우주 망원경은 사실 정찰위성 키홀 위성을 그대로 쓰는 거다! 라는 소리가 퍼지고 있는데 한마디로 헛소리다. 허블을 개발하면서 키홀의 매커니즘을 상당수 활용한 것은 맞지만, 미국 NASA 홈페이지를 비롯해서 그 어디도 그에 대한 레퍼런스는 없다.[5] 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.[6] 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. 지못미(...)[7] 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.[8] 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. [9] 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.[10] 이 미션은 컬럼비아의 마지막 성공 기록이었다. 컬럼비아의 이 다음 미션이 귀환 도중 공중분해라는 참극으로 끝난 STS-107이다.[11] 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.[12] 접근성 문제를 무릅쓰고 천문대를 해발 수천 미터의 산 꼭대기, 그것도 건조한 환경을 찾아 남미 사막 한가운데에 짓는 것도 모자라 현대의 보정 기술을 총동원해서 대기 효과를 줄이려고 노력하고 있다.[13] 현재 버전은 13세대 관련 기사