한미합작 우주망원경 발사성공! 스피어엑스(SPHEREx)가 뭐지?

한미 합작 우주망원경 스피어엑스(SPHEREx)의 발사 성공 소식을 축하드리며, 스피어엑스에 대한 주요 정보를 정리해 드릴게요.

아래 내용은 스피어엑스가 무엇인지, 그 역할, 한미 협력 방식, 그리고 개발 과정을 중심으로 해보겠습니다.

출처 : 조선일보

 

1. 스피어엑스(SPHEREx)가 뭔가요?

 

스피어엑스는 "Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer"의 줄임말이에요. 번역하면 "우주의 역사, 재이온화 시대, 얼음 탐사 분광광도계"라는 뜻인데, 이름에서 알 수 있듯이 우주의 기원을 탐구하는 데 초점을 맞춘 우주망원경입니다.
쉽게 말해, 스피어엑스는 하늘 전체를 적외선으로 스캔해서 3D 우주 지도를 만드는 임무를 맡고 있어요. 이 망원경은 약 4억 5천만 개의 은하와 우리 은하 내 1억 개 이상의 별을 관측하며, 우주가 어떻게 시작되고 진화했는지, 그리고 생명체의 기본 요소(물, 이산화탄소 등)가 어디에 있는지를 알아내려고 합니다.
2025년 3월 11일(현지 시간), 미국 캘리포니아 반덴버그 우주군 기지에서 스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려 발사되었고, 성공적으로 지상국과 교신을 시작하면서 본격적인 우주 탐사 여정을 시작했어요!

 

2. 스피어엑스의 역할은 뭐예요?

 

스피어엑스는 기존의 허블이나 제임스 웹 우주망원경과는 조금 다른 접근을 취해요. 특정 천체를 확대해서 보는 대신, 하늘 전체를 102가지 적외선 색상으로 스캔해서 "우주의 큰 그림"을 그리는 게 목표예요. 주요 역할은 세 가지로 요약할 수 있습니다:

• 빅뱅 직후의 흔적 찾기: 빅뱅 후 10억 분의 1초도 안 되는 시간에 우주가 급격히 팽창한 "인플레이션"이라는 사건이 있었어요. 스피어엑스는 은하 분포를 분석해 이 사건의 물리적 증거를 찾으려 합니다.
• 은하의 총 빛 측정: 지금까지는 개별 은하를 관측해서 우주의 빛을 추정했지만, 스피어엑스는 모든 은하(너무 작거나 멀어서 보이지 않는 것까지 포함)의 총 빛을 측정해 더 정확한 데이터를 제공해요.
• 생명의 재료 탐색: 물, 이산화탄소 같은 생명체의 필수 요소가 얼음 형태로 은하계 어디에 얼마나 분포해 있는지 조사합니다. 특히 별과 행성이 태어나는 성간 먼지 구름을 집중적으로 들여다볼 거예요.

2년간(최소 25개월) 약 650km 상공에서 지구를 돌며 매 6개월마다 하늘 전체를 한 번씩 스캔할 예정이에요. 이렇게 모은 데이터는 과학자들이 우주와 생명의 기원을 푸는 데 큰 단서가 될 겁니다.

 

3. 한미가 어떻게 합작했나요?

 

스피어엑스는 미국 NASA와 한국천문연구원(KASI)이 손잡고 만든 프로젝트예요. NASA가 주도하고 캘리포니아공대(Caltech)가 총괄했지만, 한국천문연구원은 국제 협력 파트너 중 유일한 해외 기관으로 참여했어요.
이 프로젝트는 NASA의 중형 탐사 임무(Medium-Class Explorers)로, 총 예산은 약 4억 8천 8백만 달러(약 6,500억 원) 규모입니다. 미국 측에서는 NASA의 제트추진연구소(JPL)와 캘텍이 망원경과 우주선 설계를 맡았고, 한국은 중요한 테스트 장비 개발을 담당했어요.
특히 한국천문연구원은 극저온 진공 챔버라는 장비를 만들어 제공했는데, 이건 우주 환경(영하 220도 수준)을 시뮬레이션해서 망원경의 성능을 테스트하는 데 필수적인 도구예요. 이 챔버는 2022년 6월 캘텍으로 운송되어 설치되었고, 스피어엑스의 정밀한 조정과 검증에 큰 역할을 했습니다.
뿐만 아니라 한국 측은 관측 데이터 처리 소프트웨어 개발과 과학적 분석에도 참여하고 있어요. 이런 협력 덕분에 한국은 우주 탐사 기술과 연구에서 세계적인 입지를 다지고 있는 셈이죠.

 

4. 스피어엑스 개발 과정은 어땠나요?

 

스피어엑스의 개발은 2014년부터 시작됐어요. NASA가 제안서를 받고 2015년에 소형 탐사 프로그램(SMEX) 후보로 선정하면서 본격화되었죠. 2019년 2월, 경쟁 프로젝트(Arcus, FINESSE)를 제치고 NASA의 차기 임무로 낙점받았습니다.
개발 과정은 단계별로 진행됐어요:

• 2019~2020년: 초기 설계와 예비 검토 완료. 코로나19로 인해 온라인으로 진행된 검토 회의에서 NASA가 설계를 승인했어요.
• 2021년: NASA가 최종 설계와 제작을 승인하며 "Phase C"에 돌입. 스페이스X의 팰컨9 로켓이 발사체로 선정됐고, 발사 비용은 약 9,880만 달러로 확정됐어요.
• 2023년: 한국천문연구원의 극저온 진공 챔버에서 환경 테스트(진동, 열, 초저온 등)를 거쳤고, 망원경 초점이 0.0003인치(머리카락 굵기의 1/10) 이내로 정밀하게 맞춰졌어요.
• 2025년 1월: 스피어엑스가 반덴버그 기지로 도착해 최종 조립과 점검을 마무리했어요.

발사는 여러 번 연기됐어요. 처음엔 2024년 6월~2025년 4월 사이로 예정됐지만, 기상 악화와 준비 과정에서 8번이나 미뤄졌죠. 결국 2025년 3월 11일(현지 시간) 8전 9기 끝에 성공적으로 발사됐고, 발사 3분 만에 로켓에서 분리되어 임무를 시작했습니다.

 

추가 팁

• 흥미로운 사실 추가: 스피어엑스는 무게가 500kg 정도로 "그랜드 피아노보다 가볍고", 전력은 냉장고보다 적게 쓴다고 해요. 
• 한국의 역할 : 한국이 유일한 해외 파트너라 라고 합니다.  극저온 챔버가 아주 중요하다고 하네요.
• 미래 전망: 발사 성공 후 37일간 초기 운영을 거쳐 25개월간 데이터를 모은다고 하니, 앞으로 어떤 발견이 기다리고 있을지 상상해보는것도 좋을 것 같아요.