‘우주를 보는 지구의 눈’ 허블 망원경 24일 탄생 23주년
그로부터 40년이 넘게 흐른 1990년 4월 24일 우주왕복선 디스커버리호에 망원경이 실려 발사됐다. ‘우주를 보는 지구의 눈’으로 불리는 ‘허블 우주 망원경’의 탄생이었다. 올해로 23세가 된 이 버스 크기의 원통형 물체는 우주에 대한 수많은 고정관념을 깨며, 아폴로 계획과 함께 가장 성공한 ‘우주 개발 역사’의 첫 장을 장식하고 있다.
허블망원경은 준비부터 발사, 운용에 이르기까지 매 순간마다 난관에 부딪혔다. 미국이 허블망원경을 처음 계획한 것은 1969년이었지만 3m 크기의 망원경을 제작하기 위한 예산이 부족했다. 유럽우주국(ESA)이 관측 시간을 얻는 조건으로 참여하면서 최종적으로 망원경의 크기는 2.4m로 조정됐다. 개발에만 20년 가까이 걸린 허블망원경은 1986년 발사될 예정이었지만 그해 1월 우주왕복선 챌린저호 폭발 사건이 발생하면서 4년이나 완제품 상태로 기다려야 했다.
우주 궤도에 안착한 뒤 1990년 처음 보내온 사진은 당시 최고의 지상 망원경보다 선명했지만, 애초의 기대에는 턱없이 부족했다. 수많은 사진을 검토한 천문학자들은 허블망원경의 거울 표면이 설계와 다르게 제작돼 영상의 초점이 제대로 맺히지 않는다는 사실을 발견했다. 가까운 거리는 대충 조정이 가능했지만 ‘우주의 근원’을 밝히겠다는 목표는 실현하기 어렵게 된 것이다. 미 항공우주국(나사)은 1993년 12월 우주왕복선 엔데버호를 발사, 허블망원경을 화물칸에 집어넣어 수리를 시도했다. 보정 광학계를 표면에 설치해 허블망원경에 안경을 씌운 효과를 보도록 한 것이었고 이후 허블망원경은 놀라운 사진을 지구로 보내오기 시작했다.
이는 허블망원경이 애초부터 수리가 가능하도록 설계됐기에 가능했던 일이다. 나사는 지구를 왕복할 수 있고 움직임이 자유로운 우주왕복선을 5대 보유하고 있었고 이들을 적극 활용했다. 우주비행사들이 우주공간의 ‘기술자’ 역할을 했다. 지금까지 모두 6차례 우주 비행사들이 허블망원경을 수리했고, 배터리와 각종 기기를 교체하면서 당초 2004년으로 예정됐던 수명도 10년 넘게 늘어나고 있다. 나사는 지난달 “허블망원경의 공식적인 운용기간을 3년 연장해 2016년 4월 30일까지 운용한다”고 발표했다. 3년간의 수명 연장을 위해 7600만 달러가 투입된다.
허블망원경의 무게는 12.2t, 주거울의 지름은 2.4m, 망원경 길이에 해당하는 경통의 길이는 13m다. 지구 상공 610㎞ 고도에서 97분에 한 번씩 지구를 돈다. 두 개의 태양 전지판을 이용해 가동에 필요한 전원을 확보하고 내부에 장착된 배터리를 통해 태양이 없어도 가동이 가능하다. 허블망원경은 지금까지 100만장이 넘는 사진을 지구로 보내왔다. 매주 100기가바이트가 넘는 데이터를 송신한다. 하지만 허블망원경의 진가는 단순히 ‘아름다운 우주 사진’을 찍는 데 있는 것이 아니다.
허블망원경의 가장 큰 업적은 자신에게 이름을 준 천문학자 에드윈 허블(1889~1953)의 이론을 입증한 것이다. 허블은 1929년 1월 윌슨산 천문대의 후커망원경을 이용해 “우주팽창은 가속화되며, 은하의 거리가 멀수록 더 빨리 멀어진다”는 ‘허블의 법칙’을 발표했다. 허블이 제시한 공식을 이용하면 우주의 나이를 거꾸로 계산할 수 있었고 실제로 관측을 통해 이를 정확하게 알아내는 것이 허블망원경의 가장 큰 임무였다. 허블망원경은 밝게 빛나는 거대한 별 ‘초신성’을 살펴 1990년대 중반 실제로 우주가 얼마나 빠르게 팽창하고 있는지를 알아냈다.
그 결과, 과학자들은 우주의 나이를 137억년으로 추정하게 됐다. 허블망원경을 통해 허블의 이론을 입증한 과학자들은 허블이 생전에 받지 못한 노벨 물리학상을 2011년 수상했다. 이 밖에 허블망원경은 거대한 블랙홀이 수없이 실제로 존재한다는 사실과 태양계가 어떻게 탄생했는지를 밝혀냈고, 혜성이 목성에 충돌하는 순간의 모습 등도 담아냈다. 허블망원경이 한 번에 볼 수 있는 공간은 달 크기의 10분의1에 불과하다.
1953년 9월 28일 세상을 떠난 허블은 “장례도 치르지 말고, 시신을 어느 누구에게도 보여주지 말고 화장하라”는 유언을 남겼다. 지금까지 그가 어디에서 영면에 들었는지조차 알려지지 않았다. 하지만 그가 남긴 유산은 지금도 ‘호기심’이라는 인류의 원초적 본능에 가장 큰 공헌을 하고 있다. 황혼기에 접어든 허블망원경의 뒤는 2018년 ‘제임스 웹 우주망원경’이 잇는다. 아폴로 계획을 주도했던 나사 2대 국장의 이름을 딴 제임스 웹 망원경의 렌즈는 지름 6.5m로 허블의 2.7배에 이른다.
박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr
2013-04-23 23면
