앞으로 5개월간 장비 미세조정…6월부터 우주 관측 가능

 

제임스 웹 우주 망원경 궤도 배치 상상도 [NASA 제공]

 

역사상 가장 크고 강력한 우주 망원경인 '제임스 웹 망원경'(JWST)이 지구에서 약 160만㎞ 떨어진 관측 궤도에 안착했다.

 

미국 항공우주국(NASA)은 24일 웹 망원경이 지상관제소의 명령에 따라 5분가량 추진로켓을 가동해 최종 목표 궤도에 성공적으로 진입했다고 발표했다.

 

지난해 12월 25일 프랑스령 기아나 우주센터에서 아리안 로켓에 실려 발사된 지 30일 만이다.

 

빌 넬슨 NASA 국장은 성명을 통해 "우주의 신비를 밝혀내는 데 한 걸음 더 다가섰다"고 평가하면서 "올여름 웹 망원경의 첫 관측 결과가 나오길 학수고대한다"고 했다.

 

지구에서 달까지 거리의 네 배 이상 되는 웹 망원경 관측 궤도는 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 '제2 라그랑주 점'(L2)으로 7t에 달하는 망원경이 안정적으로 태양 궤도를 돌며 연료 소모를 최소화할 수 있는 곳이다.

 

웹 망원경은 L2 주변을 180일마다 80만㎞의 작은 원을 그리며 공전하는 지구에 맞춰 태양궤도를 돌게 된다.

 

 웹 망원경의 발사 이후 궤적과 L2 궤도(오른쪽 원) 진입 [NASA 제공]

 

태양에서 바라본다면 지구 뒤편에 숨어 열에 민감한 웹 망원경이 초저온 상태에서 최적의 관측 성능을 유지하면서도 태양광 패널을 지속해서 충전할 수 있도록 정밀하게 선택된 궤도다.

 

L2 궤도 안착으로 역대 가장 어려운 우주 전개와 배치로 평가받는 '고비'를 모두 넘긴 웹 망원경은 앞으로 약 5개월에 걸쳐 6.5m의 주경과 부경, 과학 장비 등을 미세조정한다.

 

핵심 장비인 주경은 18개의 육각형 금 코팅 베릴륨 거울로 구성됐는데 원형대로 펼치기만 했을 뿐 뒷면의 구동장치를 작동해 하나의 거울처럼 움직이도록 정밀조정하는 과정을 남겨두고 있다.

 

내주에 망원경을 가동할 수 있을 정도로 초저온 상태(-240℃)가 되면 큰곰자리의 항성 HD-84406에 초점을 맞춰 주경 정밀조정이 시작되며, 약 3개월 가량 소요될 전망이다.

 

이 작업이 성공적으로 마무리되면 웹 망원경은 오는 6월부터 우주 관측에 나설 수 있다.

 

약 100억 달러(약 12조 원)가 투입된 웹 망원경은 허블 우주망원경의 100배에 달하는 성능을 바탕으로 적외선으로 우주 가스와 먼지구름을 뚫고 빅뱅 이후 초기 우주의 1세대 은하를 관측한다.

 

이를 통해 은하의 형성과 진화를 이해하고 은하의 분포를 파악함으로써 암흑물질과 암흑에너지의 실체에도 한 걸음 더 다가설 수 있을 것이라는 기대를 모은다.

 

또 외계행성 대기의 구성 성분을 분석해 생명체가 존재할 수 있는 행성인지도 파악하는 임무도 수행하게 된다.

 

웹 망원경의 설계수명 10년을 훨씬 넘겨 20년까지도 작동할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

 

하지만 지구 530㎞ 궤도에 배치돼 우주 유영을 통해 5차례에 걸쳐 수리가 이뤄지며 32년째 활약 중인 허블 망원경과는 달리 지구와 너무 멀리 떨어져 있어서 한번 고장이 나면 수리가 불가능하다.

 

‘우주 척후병’ 제임스웹 우주망원경…지상 망원경에 포착

 

달보다 4배 더 먼 곳에 보낸 ‘우주 척후병’

지구에서 150만km 떨어진 궤도에 안착

지상 천체망원경에 희미한 점으로 잡혀

 

 사진 중앙의 작은 화살표가 가리키는 흰색 점이 제임스웹 우주망원경이다. 가상망원경 프로젝트 제공

 

“태초의 신호를 탐지하기 위해 달보다 4배 먼 우주 공간으로 보낸 인류 최고의 우주 척후병.”

 

위 사진의 화살표가 가리키는 흰색 작은 점의 실체를 한마디로 표현하면 이렇게 요약할 수 있다. 이탈리아의 지상 천체망원경이 지구에서 150만km 떨어진 관측 지점에 도달한 제임스웹 우주망원경의 희미한 모습을 포착했다.

 

제임스웹은 허블우주망원경의 뒤를 잇는 차세대 우주망원경으로, 적외선을 이용해 빅뱅 이후 탄생한 최초의 별들을 관측하는 걸 목표로 삼고 있다.

 

나사와 유럽우주국, 캐나다가 함께 만든 제임스웹 우주망원경은 연구·개발과 제작에 25년간 100억달러(약 12조원)가 투입됐다.

 

이 사진은 인터넷을 통해 원격으로 제어할 수 있는 이탈리아의 온라인 관측 프로그램인 ‘가상 망원경 프로젝트’(Virtual Telescope Project)를 통해 찍은 것이다. 로마 인근에 설치된 이 온라인 관측소는 지름 17인치(43cm)와 14인치(35cm) 망원경 2대로 구성돼 있는데, 이 사진은 17인치 망원경 ‘엘레나’로 찍은 것이다. 노출 시간은 300초.

 

이탈리아 온라인 관측 프로그램 ‘가상망원경 프로젝트’의 망원경. 가상망원경프로젝트.

 

제임스웹은 지구를 출발한 지 한 달만인 25일 새벽 4시(한국시각) 지구에서 150만km 떨어진 라그랑주점에 도착했다. 사진을 촬영할 당시 제임스웹의 위치는 지구에서 140만km 떨어진 곳에 있었다.

 

라그랑주점은 태양과 지구의 중력이 균형을 이루고 있어, 우주선이 최소한의 연료로도 안정적인 궤도를 유지할 수 있는 곳이다. 태양과 지구 사이에는 라그랑주점이 5곳이 있는데, 제임스웹이 도착한 곳은 제2 라그랑주점(L2)이다. 이곳은 태양을 기준으로 볼 때 지구 뒤쪽에 있다.

 

제임스웹은 라그랑주점을 원을 그리며 돌면서 3주에 한 번꼴로 내부에 탑재된 추진기를 작동시켜 궤도를 안정화하는 작업을 병행한다.

 

제임스웹은 앞으로도 5개월 동안 거울 초점 조정, 기기 점검, 시험 관측 등의 준비 작업을 더 마쳐야 한다. 따라서 모든 작업이 순조롭게 진행되더라도 6월 말이나 7월부터 정식 관측에 나설 수 있다. 특히 지금부터 3개월간은 18개의 주거울 조각들을 미세조정해 18개가 완벽하게 같은 지점을 향하도록 하는 일에 집중한다.

 

제임스웹 우주망원경. 미국항공우주국 제공

 

나사는 제임스웹의 설계 수명은 5~10년이지만 발사 후 궤도 조정이 예상보다 순조롭게 진행되면서 연료 여유분이 생겼다고 밝혔다. 이에 따라 적어도 10년, 최대 20년까지 망원경이 작동할 수 있을 것으로 내다본다. 만약의 경우를 대비해 추가로 실은 142kg의 추진제 가운데 32%만 사용한 상태다. 곽노필 기자

미국 · 일본에 쓰나미 경보 발령

파고 도달한 제주·남해 피해는 없어

 

남태평양 통가 인근 해역에서 15일 오후 화산이 분출했다. 미국 국립해양대기청(NOAA) 촬영

 

남태평양 통가 인근에서 해저 화산이 분출해 일본과 미국에 쓰나미 경보가 발령됐다. 우리나라 제주에도 높은 파고가 밀려왔으나 피해는 없었다.

 

기상청은 16일 “우리나라 제주에서 남동쪽으로 8400㎞ 떨어진 남태평양의 섬나라 통가 인근 해역에서 ‘흥가 통가-흥가 하파이’ 화산이 14일 오전 2시42분(한국시각)께 분화를 시작했다. 분화가 계속되던 중 15일 오후 1시10분께 분화로 인한 해일이 발생했다”고 밝혔다.

 

      통가 화산 분출 위치와 지진해일 모식도. 기상청 제공

 

화산 위치는 남위 20.54도, 서경 175.38도로 뉴질랜드 인근 섬나라인 퉁가 해역이다. 기상청은 화산 높이는 114m, 분연주 높이는 1만9200m에 이르렀다고 밝혔다.

 

일본 기상청은 15일 오후 11시에 해일 예보를 발령했으며, 이후 16일 0시28분에 해일 경보와 주의보를 발표했다. 실제로 일본 동쪽 해안 곳곳에서 화산 분화 약 11시간 만에 해일이 관측됐다. 아마미시 고미나토에서는 15일 오후 11시55분께 1.2m 높이의 쓰나미가, 이와테현 구지항에서는 16일 오전 2시26분 1.1m의 쓰나미가 관측됐다.

 

일본 기상청은 15일 오후 통가에서 화산이 분출해 쓰나미 경보·주의보를 발표했으며, 실제로 최고 1.2m의 파고 관측됐다. 기상청 제공

 

미국 국립기상청(NWS)도 서부 해안에 높이 61㎝(2피트) 정도 쓰나미가 예상된다고 경고했다.

 

우리나라에서도 화산 분화 13시간20분 뒤인 16일 오전 2시30분부터 새벽 5시께까지 제주 서귀포는 약 15㎝, 모슬포 약 10㎝, 남해안 수㎝의 파고가 일었다. 기상청은 “파고 20㎝ 이내 정도 평소에도 기상 변동에 따라 발생하는 정도이다. 우리나라에는 화산 분화에 따른 지진해일 영향은 없을 것”이라고 밝혔다. 이근영 기자

 

통가 화산 폭발, 과학자들 “이번 세기 중 대형 화산 폭발” 경고

통가 해저 화산 폭발에 미 · 일 쓰나미 경고

IPCC 6차 보고서 “금세기 대형 화산 폭발” 경고

한 세기에 한 번 꼴 대형 화산 폭발로 기후에 영향

1991년 피나투보산 폭발로 한랭기 왔으나

온난화 추세는 이어져…“백두산도 폭발 가능”

 

인도네시아 자바섬 중부 족자카르타의 므라피 화산이 지난해 12월29일(현지시간) 분화해 화산재와 연기를 토해내고 있다. 높이 2천930m의 므라피 화산은 인도네시아의 120여 개 활화산 가운데 화산활동이 가장 활발하다. 2010년 10월에는 이 화산이 폭발해 주민 350여 명이 숨지기도 했다. 연합뉴스

 

남태평양 통가 인근 해역은 제주도에서 직선거리로 8400㎞ 떨어져 있다. 이 해역에서는 한국시각 14일 새벽 2시께 수중 화산이 첫 분화를 시작해 15일 낮 1시께 해일을 발생시켰다. 기상청은 16일 제주 지역과 남해안은 통가 지역 화산 폭발의 여파가 크지 않을 것이라고 알렸다. 최대 15~20㎝ 정도의 해수면 변동은 있지만, 평소 수준의 변동이라는 것이다. 함인경 기상청 지진화산감시과 지진전문분석관은 “‘쓰나미 대피’ 경보를 발령한 일본과 달리 남해안이나 제주는 거리가 더 멀고 수심이 더 깊기 때문”이라고 설명했다.

 

통가판이라고 불리는 케르마데크판은 남서태평양에 있다. 통가 우측에 있는 해구를 따라 태평양판이 통가판 밑으로 들어가기 때문에 전통적으로 화산 활동이 잦은 곳이다. 16일 윤성효 부산대 지구과학교육과 교수는 “통가 해구도 일본 동쪽에 있는 해구처럼 수중에서 화산활동이 자주 있는 곳”이라고 설명했다. 특별하게 주목할 화산이 아니라는 설명이다. 이번 화산 폭발은 수중에서 발생했기 때문에 분진의 영향은 적었다.

 

지진 잦은 통가판에서의 수중 화산 폭발

 

화산활동은 지구 내부 에너지의 흐름에 따른 자연스러운 상태가 반영돼 나타난다. 이때문에 예상을 하기는 불가능하다. 그러나 과거 화산 활동의 통계를 통해 금세기 대규모 화산 폭발 가능성을 경고한 과학자들이 있다.

 

지난해 8월 공개된 IPCC(기후변화에 관한 정부간 협의체) 6차 평가보고서 제1실무그룹 보고서에서는 “과거 기후와 관측 증거에 기초해 21세기 중 최소 1번은 거대 폭발적 화산 분출이 발생할 가능성(66~100%)이 높다”고 지적했다. 당시 보고서는 “이러한 분출은 전지구 지표면 온도 및 강수량을 1~3년간 감소시키고 전지구 몬순(계절성 바람) 순환, 극한 강수와 많은 기후영향인자를 바꿀 것”이라고 경고했다.

 

이 보고서 총괄주저자로 참여한 부산대학교 기후과학연구소 이준이 교수는 16일 “통가 수중 화산 정도가 아닌 1991~1993년 분화한 필리핀 북쪽 지역 피나투보산 규모의 대형 화산 폭발이 일어날 수 있다는 것”이라며 “최근 다양한 화산활동 통계와 고기후 자료를 볼 때 이번 세기에도 그 정도 규모의 화산이 한 번 정도는 발생할 수 있다”고 설명했다.

 

1991~1993년 필리핀 피나투보산 화산은 폭발 당시 화산재와 이산화황 등이 높이 10~50㎞의 성층권까지 높게 분출될 정도로 폭발이 강했다. 당시 분출된 분진이 대기를 뒤덮어 태양에너지 흡수가 이뤄지지 않아 전세계적으로 평균기온이 0.4도가 낮아질 정도였다.

 

이 외에도 각각 수천명에서 수만명의 피해자를 낸 대형 화산 폭발을 짚어보면, 1883년 인도네시아의 크라카타우산, 1902년 과테말라 산타마리아산, 1963년 인도네시아 아궁산, 1982년 멕시코 엘치촌산 등이 있다.

 

IPCC 6차 보고서 저자로 참여한 민승기 포항공대 환경공학부 교수도 “과거 화산 폭발 시점 등의 통계를 볼 때 한 세기에 한 번 꼴로 전지구 기후에 영향을 줄 정도의 대규모 화산 폭발이 일어난다고 볼 수 있다”며 “2~3년 정도 온도가 내려갔다가 금세 회복하기 때문에 온난화 추세가 바뀌지는 않는다는 것이 보고서의 주요 메시지”라고 설명했다.

 

      통고 수중 화산 폭발로 인한 해일 피해 예상도. 기상청 자료 갈무리

 

과학계에서는 백두산도 가까운 시일 안에 폭발 가능성이 있는 화산으로 보고 있다. 민 교수는 이날 “백두산 폭발 가능성에 대해서도 세계가 주목하고 있는데 연구가 많이 되어있지 않다. 946년 대규모 폭발이 있었다는 기록을 고려할 때 1천년에 한 번 터질 가능성이 있다고 볼 때 폭발할 수도 있다는 예상을 할 뿐”이라며 “당시 겨울에 폭발한 것으로 알려져있는데 강항 북서풍의 영향을 받았다. 이때문에 분진이 성층권까지 높이 올라가지 않고 동쪽에 있는 일본 홋카이도로 건너갔다. 그러나 만약 새로운 폭발이 여름에 발생할 경우 대류작용에 따라 더 높이 올라가 가까운 지역뿐 아니라 전지구적으로 영향을 줄 수도 있고 이 경우 지구 기후 전반에도 영향이 있을 것”이라고 설명했다. 최우리 기자

위성 1기당 탑승 요금 100만달러…올해 3차례 예정

 

스페이스엑스의 팰컨9 로켓이 105기의 소형 위성을 실은 채 이륙하고 있다. 스페이스엑스 제공

 

일론 머스크가 이끄는 우주개발업체 스페이스엑스가 통산 세번째 합승로켓을 발사했다.

 

‘트랜스포터’로 불리는 스페이스엑스의 로켓 합승 프로그램은 마이크로위성, 나노위성 등 소형 위성들을 한데 묶어 보내는 것을 말한다. 스페이스엑스가 소형 위성 시장을 겨냥해 개발한 서비스다.

 

스페이스엑스는 13일 오전 10시25분(한국시각 14일 0시25분) 미국 플로리다주 케이프커내버럴우주군기지에서 소형 위성 105기를 실은 팰컨9 로켓을 발사했다. 위성들은 고도 525km의 태양동기궤도에 배치됐다.

 

탑재된 위성 중 가장 큰 것은 170kg의 우크라이나 지구관측 위성이었으며, 가장 작은 것은 탄산음료 캔보다 작았다. 지구촬영 영상 서비스업체인 플래닛은 44기로 가장 많은 위성을 탑재했다. 스페이스엑스는 모든 위성을 배치하는 데 약 1시간30분이 걸렸다고 밝혔다.

 

이날 트랜스포터3에 사용한 로켓(B1058)은 2020년 5월 나사 우주비행사 2명을 국제우주정거장에 보낸 것을 시작으로 1년8개월만에 10번째 이륙 및 착륙하는 기록을 세웠다. 스페이스엑스의 로켓이 목표치인 ‘10번 사용’ 기록을 넘어선 것은 이번이 세번째다. 로켓 회수 횟수는 총 102회로 늘었다.

 

이날 10번째로 이륙한 팰컨9 로켓은 8분30초 뒤 발사기지로 돌아왔다. 왼쪽은 내장 카메라, 오른쪽은 드론으로 촬영한 것이다. 웹방송 갈무리

 

저렴하고 예측가능한 발사가 장점

 

스페이스엑스는 분기당 1번씩 이 프로그램을 운영한다는 방침이지만 지난해에는 두차례만 진행됐다. 지난해 1월 트랜스포터1에선 143기의 위성을, 지난해 6월 트랜스포터2에선 88기의 위성을 쏘아올렸다. 올해는 3차례 발사할 계획이다. 다음번 합승 발사는 4월로 예정돼 있다.

 

이번 트랜스포터3에 참여한 소형 위성 105기는 스페이스플라이트, 엑소런치 등 발사 대행사를 통해 모았다.

 

합승로켓 프로그램의 이점은 크게 두 가지다. 우선 위성 발사 비용을 크게 줄일 수 있다. 총 발사 비용 중에서 탑재체 무게에 해당하는 만큼의 금액만 지불하면 되기 때문이다. 스페이스엑스가 책정한 기본 비용은 200kg 기준으로 100만달러(약 12억원)다. 이보다 무거운 탑재체는 1kg당 5천달러가 추가된다. 또 스페이스엑스가 정한 일정에 맞춰 발사 계획을 수립할 수 있다.

 

발사 예약은 온라인으로 쉽게 할 수 있지만 발사 자체는 쉽지 않다. 수십기의 위성을 서로 충돌하지 않게 순차적으로 궤도에 올려놓아야 하기 때문이다.

 

스페이스엑스가 소형 위성 발사 시장에 뛰어든 유일한 업체는 아니다. 아리안스페이스(유럽), 로스코스모스(러시아) 같은 기존 로켓 업체나 기관은 물론 로켓랩, 버진오빗 등 민간업체들도 소형 위성 발사 프로그램을 갖고 있다. 하지만 정기 예약 프로그램으로 운영하는 곳은 스페이스엑스가 유일하다. 곽노필 기자

2013년 이후 9개년 모두 역대 10위권

해수면 상승 원인 해양 열용량은 1위

 

그리스 수도 아테네 북부 아피드네스에서 지난해 8월6일 소방대원과 자원봉사자들이 산불 진화 작업을 벌이고 있다. 소방 당국은 섭씨 40도를 넘는 폭염과 강한 바람을 타고 그리스 전역에서 크고 작은 산불이 동시다발적으로 발생하자 최고 등급의 산불 경보를 발령했다. 연합뉴스

 

2021년은 역사상 여섯번째로 ‘더운 해’인 것으로 나타났다. 지난해 세계 인구의 4분의 1가량은 역대 가장 뜨거운 해를 경험했다.

 

미국 국립해양대기청(노아) 산하 국립환경정보센터(NCEI)는 14일(한국시각) “2021년의 세계 연평균기온이 1880년 관측 시작 이래 142년 동안 여섯번째로 높았다”고 밝혔다. 또 미국 비영리 환경과학단체인 버클리 어스는 “지난해 25개 국가에서 역대 연평균기온 최고 기록이 세워져 18억명이 가장 더운 해를 겪었다”고 밝혔다.

 

                    자료=미국 국립해양대기청(NOAA). 2005년도 2013년과 동률로 10위이다.

 

지난해 세계 지표면과 해수면 평균온도는 20세기 평균보다 0.84도, 산업혁명 이전 대비 1.1도 높은 것으로 분석됐다. 지구는 1977년 이래 45년 동안 연속으로 20세기 평균보다 높은 기온을 유지하고 있다. 또 역사상 가장 뜨거운 해 10개 해에서 9위인 2010년을 빼면 나머지는 2013년 이후 연도가 모두 차지했다.

 

북반구 평균기온은 역대 6위이지만 육지만 놓고 보면 2016년과 2020년 다음으로 역대 3위이다.

 

미국 항공우주국(나사)은 지난해 세계 연평균기온을 노아와 마찬가지로 역대 6위로 분석했으며, 유럽연합의 코페르니쿠스기후변화서비스(CCCS)는 역대 5위라는 분석을 내놓았다.

 

세계 연평균기온은 1977년 이래 20세기 평균보다 높은 상태가 이어지고 있다. 미국 국립해양대기청 제공

 

해양 상층부에 저장된 열량인 해양열용량은 기존 기록인 2020년을 넘어서 최고 기록을 경신했다. 해양열용량 또한 역대 7위가 모두 2015년 이후 세워졌다. 해양열용량은 해수면 상승의 요인이다.

 

미국 국립빙설데이터센터(NSIDC)는 지난해 북극 해빙 면적이 1979년 관측 이래 9번째로 작았다고 밝혔다. 해빙 면적 역시 2015년 이래 최근 7년이 역대 가장 작은 순위 10위 안에 들었다.

 

한편 우리나라의 지난해 연평균기온은 1973년 이래 2016년에 이어 역대 2위로 기록됐다. 이근영 기자