By RAMIN SKIBBA, WIRED US

20세기와 21세기 등장한 우주 망원경 중 가장 유명한 망원경이라고 할 수 있는 허블 우주 망원경의 우주 탐사가 또다시 지연됐다. 2021년 말, 미국 항공우주국(NASA) 엔지니어팀은 컴퓨터 하드웨어 문제를 발견한 뒤 허블 우주 망원경 작동을 중단하고는 과학 연구 작전을 보류했다. 허블 우주 망원경 시스템을 다시 정상적으로 작동하고자 신중한 대응을 취했기 때문이다.

2021년 11월, NASA 엔지니어는 허블 우주 망원경 장비 중 하나를 간신히 고치고는 허블 우주 망원경의 다른 시스템을 연속으로 다시 작동하면서 망원경 정비를 마치리라는 희망을 남겼다. 허블 우주 망원경 프로젝트 부관리자인 짐 젤레틱(Jim Jeletic)은 “허블 우주 망원경 복구 단계를 거치고 있다고 생각한다”라고 말했다.

허블 우주 망원경의 문제는 10월 23일(현지 시각), 스쿨버스 크기의 우주 탐사선 장비가 제어 유닛의 표준 동기화 메시지를 수신하지 못하면서 발생했다. 이틀 뒤, NASA 엔지니어팀은 장비가 메시지를 여러 차례 수신하지 못한 사실을 발견하고는 ‘안전 모드’로 전환하면서 일부 시스템 작동을 중단하고 카메라 실행도 종료했다.

임의로 고에너지 입자가 탐사선에 타격을 가하고 스위치 일부를 누른 것과 같은 몇 가지 문제는 상대적으로 쉽게 고칠 수 있었다. 그러나 엔지니어팀이 알 수 없는 문제를 발견했을 때는 문제를 신중하고 더 자세히 살펴보았다. 느린 장비 수리 속도는 허블 우주 망원경의 시스템을 보호한 뒤, 성공적으로 탐사 작전을 진행하고 최대한 오래 과학적으로 중요한 부분을 발견할 수 있도록 설계되었다. 젤레틱은 “허블 우주 망원경 장비를 계속 안전 모드 활성화와 비활성화 상태로 전환하는 것을 원하지 않는다. 제대로 정비하지 않는다면, 계속 장비 전원을 직접 켜거나 꺼야 하고, 반복하여 온도를 변경해야 한다. NASA 엔지니어팀은 이를 최소화하고자 한다”라고 말했다.

NASA 엔지니어팀은 이번 정비 과정에서 11월 7일(현지 시각) 자로 첨단 관측 카메라(Advanced Camera for Surveys)를 온라인 상태로 다시 전환했다. 첨단 관측 카메라는 2002년에 설치된 비교적 신형 장비이며, 하늘의 넓은 영역 이미지를 한 번에 매우 자세하게 촬영하도록 설계됐다. 이제는 첨단 관측 카메라가 데이터 수집 작업을 다시 시작하여 이를 자세히 관찰하면서 오류 재발생 여부를 확인한다. 만약, 첨단 관측 카메라가 원활하게 작동한다면, NASA 엔지니어 팀은 허블 우주 망원경의 다른 장비 점검 과정을 이어갈 것이다.

허블 우주 망원경은 고대 은하부터 주변 항성의 탄생과 죽음까지 모든 것을 관찰하면서 문서화하는 도중 장기간 이어진 우주 탐사 측면의 생산적인 작업을 진행하는 데 오류를 충분히 지녔다. 1990년, 베를린 장벽 붕괴 후 단 몇 달이 지난 시점에 우주비행사가 탑승한 우주왕복선 디스커버리(Discovery)와 함께 우주로 발사됐다. 현재 허블 우주 망원경은 지구보다 340마일(약 547.2km) 높은 지점에서 궤도를 돈다. 1990년 발사 후 총 5차례에 걸쳐 NASA 우주왕복선에 탑승한 우주비행사가 허블 우주 망원경 수리와 업그레이드 작업을 진행했다. 그와 동시에 허블 우주 망원경을 놀라운 수준으로 연장했다. 사실, 허블 우주 망원경의 초기 예상 수명은 단 10년이었다. 2009년, 우주왕복선 아틀란티스(Atlantis)에 탑승한 우주비행사팀이 허블 우주 망원경 수리 및 업그레이드 작업을 완료했다. 당시 우주비행사팀은 여러 장비 중, 분광 사진기를 수리했다. 이후 허블 우주 망원경 장비의 모든 재부팅 시도 모두 지구에서 진행되었으며, 엔지니어팀은 하드웨어를 교체할 수 없었다.
 
현재 발견된 허블 우주 망원경의 결함은 처음 발견된 문제가 아니다. 사실, 2021년 들어 두 번째로 발견된 문제이다. 7월, NASA 엔지니어팀이 허블 우주 망원경 장비를 약 한 달간 안전 모드로 전환했을 때, 과학 장비 탐사 협력과 장비 관측을 담당하는 정보 수신 컴퓨터가 한 달간 오프라인 상태가 되었다. 백업 전력 유닛을 사용하자 과학 탐사 장비를 다시 작동할 수 있었다.

젤레틱의 프로젝트팀은 추후 발생할 수 있는 오류도 찾으려 했다. 예를 들어, 프로젝트팀은 허블 우주 망원경의 자이로스코프의 얇은 선이 서서히 약해지면서 망가지는 것과 자이로스코프 6개 중 3개가 제대로 작동하지 않는다는 사실을 확인했다. 허블 우주 망원경은 자이로스코프가 없으면, 관측하고자 하는 대상이 무엇이든 제대로 관측 대상을 지정할 수 없다. 그러나 NASA팀은 최근의 수리 작업으로 자이로스코프를 교체하고는 와이어를 강화해, 망가지지 않도록 하면서 문제를 해결했다.

그런데도 새로 발생한 일시적 장애 모두 우주의 나이 파악과 명왕성의 작은 달 발견 등 수많은 천문학 연구 성과를 거둔 장비인 허블 우주 망원경에 대한 우려를 불러일으킬 수밖에 없다. 볼티모어의 존스홉킨스대학교 천문학자인 아담 리스(Adam Riess) 박사는 “허블 우주 망원경이 천문학계 연구 부문에서 완전히 대대적인 변화를 가져왔다고 생각한다”라고 말했다. 리스 박사는 2011년 노벨 물리학 수상 사실을 공유해, 폭발하는 별, 즉 초신성 측정 방법을 보여주고는 우주 팽창 속도가 빨라지는 과정을 공개했다. 허블 우주 망원경으로 수집한 데이터의 덕을 본 대표적인 연구 성과이다. 현재 허블 우주 망원경은 실제 성능보다 5배 더 많은 연구를 이어간다. 즉, 천문학계가 실제로 망원경을 이용할 수 있을 때보다 허블 우주 망원경을 5배 더 많이 필요로 한다는 사실을 의미한다.

허블 우주 망원경은 교육 장비 역할과 모든 세대에 아울러 대중의 우주과학에 대한 관심을 불러일으키는 역할도 한다. 허블 우주 망원경 이미지를 이용한 여러 은하계 조사 작업을 진행하는 로체스터공과대학교의 천문학자 제이한 카탈테페(Jeyhan Kartaltepe) 박사는 “누구나 허블 우주 망원경을 안다. 허블 우주 망원경은 우주 관측 장비의 대명사가 되었다. 많은 이들이 허블 우주 망원경이 발견한 바를 다룬 기사를 읽는 것을 좋아한다. 또, 허블 우주 망원경으로 촬영한 사진을 보는 것도 좋아한다. 허블 우주 망원경을 통해 천문학을 직접 접하는 이들이 많다고 생각한다”라고 말했다.

가장 최근 발생한 허블 우주 망원경의 장비 문제는 이후 등장한 제임스 웹 우주 망원경의 궤도 이동을 위한 발사 일정이 정해진 시점에 발견되었다. 제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경과 마찬가지로 우주의 각종 화려한 사진을 수집할 예정이다. 제임스 웹 우주 망원경은 적외선 범위의 파장을 깊이 조사해, 은하계의 먼지가 가득한 영역과 성운을 관통한 이미지를 촬영하도록 설계됐다. 리스 박사는 제임스 웹 우주 망원경이 허블 우주 망원경만큼 천문학자와 대중의 관심을 모두 사로잡으리라 예상한다.

허블 우주 망원경은 예상 수명을 훨씬 더 뛰어넘어 오래 관측 활동을 펼쳤다. 1999년 발사된 우주망원경인 NASA의 찬드라 엑스선 관측소(Chandra X-ray Observatory)도 마찬가지로 예상 수명보다 훨씬 더 오래 우주를 관측한다. 다만, 찬드라 엑스선 관측소의 예상 수명은 5년으로, 허블 우주 망원경보다 훨씬 더 짧았다. 허블 우주 망원경과 찬드라 엑스선 관측소가 예상 수명을 뛰어넘어 제 기능을 한다는 사실은 예상 수명이 5년인 제임스 웹 우주 망원경에 희소식이다. 그러나 제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경과 달리 우주비행사가 접근할 수 없는 영역까지 훨씬 더 멀리 이동할 예정이다. 제임스 웹 우주 망원경의 문제를 원격으로 정비해야 할 수밖에 없다는 사실을 뜻한다.

그러나 허블 우주 망원경은 제임스 웹 우주 망원경의 조건을 설립하는 데 도움이 됐다. 일례로, NASA 엔지니어팀은 허블 우주 망원경 발사 직후 허블 우주 망원경의 거울 각도가 제대로 적용되지 않은 사실을 알아차렸다. 결국, 거울 각도 때문에 허블 우주 망원경이 초기에 흐릿한 이미지를 촬영했다. 이 덕분에 엔지니어팀은 제임스 웹 우주 망원경 설계에 추후 비슷한 문제가 발생하더라도 거울 각도를 원격 제어할 수 있도록 변형했다.

천문학계는 허블 우주 망원경 엔지니어팀과 작동팀의 우주 탐사 노력을 매우 감사하게 생각한다. 우리은하의 이웃 은하계인 안드로메다 지도 제작을 포함한 다수 우주 연구 작업을 이어가는 내내 허블 우주 망원경의 데이터를 자주 사용한 워싱턴대학교 천문학자 줄리안 달칸튼(Julianne Dalcanton) 박사는 “NASA 허블 우주 망원경 엔지니어팀과 작동팀이 계속 허블 우주 망원경을 정비한 덕분에 성가신 문제를 해결할 수 있었으며, 우주과학 연구 분위기가 훌륭한 방향으로 바뀌었다. 허블 우주 망원경 데이터를 이용하는 수많은 과학자를 지원해준 이들이 있어 매우 만족스럽다”라고 말했다. 달칸튼 박사와 카탈테페 박사를 포함한 수많은 천문학자가 허블 우주 망원경과 제임스 웹 우주 망원경 모두 우주를 돌아다니면서 함께 관측 작업을 진행하는 날이 오기를 기대한다. 특히, 허블 우주 망원경과 제임스 웹 우주 망원경에 장착된 각각의 장비와 파장 범위의 차이점을 알 수 있기 때문이다.

젤레틱의 프로젝트팀은 허블 우주 망원경을 완전히 정상 작동할 수 있는 시점을 아직 예상하지 못한다. 그러나 젤레틱은 허블 우주 망원경의 모든 시스템이 또다시 정상 작동하리라 기대한다. 그는 “언젠가 허블 우주 망원경도 다른 여러 우주선처럼 수명이 다할 것이다. 다만, 허블 우주 망원경이 더는 관측 활동을 하지 못하는 날이 오기까지 오랜 시간이 걸리리라 예상한다”라고 말했다.

** 위 기사는 와이어드US(WIRED.com)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
NASA Tries to Save Hubble, Again