‘지구 최후의 날’에 다가선 인류.

미국 항공우주국 나사(NASA, National Aeronautics and Space Administration)가 내놓은 태양계 밖 거주 가능 행성을 찾는 ‘거주 가능한 세계 천문대’ 계획에 관심이 높아지고 있다.

‘거주 가능한 세계 천문대(HWO, Habitable Worlds Observatory)’는 2040년 발사를 목표로 하고 있다. 지구에서 약 150만 km 거리에 있는 우주 공간인 ‘두 번째 라그랑주 점’에서 태양계 밖 지구를 닮은 행성을 찾는 임무를 수행한다.

지난 9일, 시애틀에서 열린 제241차 미국천문학회(American Astronomical Society) 회의에서 미국 항공우주국 천체물리학부장 마크 클램핀(Mark Clampin)은 “태양계 밖 지구와 닮은 행성을 찾기 위한 새로운 우주 망원경 설계를 시작했다”고 밝혔다.

마크 클램핀은 “새로운 우주 망원경은 ‘거주 가능한 세계 천문대’로 알려지게 될 것”이라며, “거주 가능한 세계 천문대는 지구와 같은 행성을 찾고, 대기에서 물이나 산소, 오존 등 생물학적 활동과 관련 있는 근거들을 찾는 우주 망원경”이라고 소개했다.

‘거주 가능한 세계 천문대’는 우주 공간에서 생명체가 살 수 있는 환경을 가진 행성인지를 알아내는 일을 한다. 또한 우주 생성의 역사, 가장 무거운 별의 수명 주기와 죽음 등 일반 천체물리학 분야에도 활용된다.

우주를 연구하기 위해서는 가시광선, 적외선, 감마선 등 다양한 파장을 관측해야 한다. 하지만, 지상에서는 대기 등의 영향으로 가시광선이나 근적외선 등 특정 영역의 파장을 제외하면 관측이 쉽지 않다.

이러한 문제를 해결하기 위해 천체망원경을 지구 대기권 밖 우주 공간에 두는 것이다. 우주 망원경은 지구 밖 540km 거리에 있는 허블우주망원경과 같이 지구와 비교적 가까운 거리에 두기도 한다.

하지만 거주 가능한 세계 천문대는 현재 운영 중인 새로운 우주 망원경(JWST)과 같이 지구와 멀리 떨리진 ‘두 번째 라그랑주 점(L2 지점)’에서 운용된다.

라그랑주 점은 두 개 이상의 전체 사이에서 중력과 원심력이 평형을 이루는 지점을 말하는데, 두 개의 천체 사이에는 모두 5개의 라그랑주 점이 있다. 이 지점에서는 태양과 지구의 중력과 원심력이 상쇄돼 연료 소모도 적고, 빛의 왜곡이 없어 우주 관측에 좋은 환경이 되기 때문이다.

나사는 ‘거주 가능한 세계 천문대’가 임무를 수행하기 위해서는 2021년 발사된 새로운 우주 망원경(JWST)에 사용된 것과 같은 거울이 필요하며, 거울에 대한 제어 기술은 더 정밀해져야 한다고 밝히고 있다.

현재 임무를 수행 중인 새로운 우주 망원경은 나노미터(nm, 10억 분의 1m) 수준에서 운용되고 있다. 하지만 거주 가능한 세계 천문대는 피코 미터(pm, 1조 분의 1m) 수준으로 운용될 것으로 예상한다.

‘거주 가능한 세계 천문대’의 예산은 천문학적이다. ‘거주 가능한 세계 천문대’의 예산은 약 110억 달러로 우리 돈으로 환산할 경우 약 13조 6천억 원에 이른다.

또한 나사는 허블우주망원경보다 더 적은 시간으로 더 넓은 우주 영역을 관측할 수 있는 ‘낸시 그레이스 로먼 우주망원경’을 2027년 발사한다는 계획도 내놨다.

이외에도 우주를 향한 인류의 발걸음은 빨라지고 있다. 중국국가항천국(CNSA)은 허블보다 300배 더 넓은 시야를 가진 적외선 우주망원경 ‘신톈’을 2024년 발사한다.

유럽우주국(ESA)은 2026년 우주망원경 플라토(PLATO)를 보내고, 일본항공우주개발기구(JAXA)는 중력파를 관측할 ‘라이트버드’를 2027년 발사한다는 계획이다.

우리나라 역시 NASA와 함께 우주 전체를 찍는 적외선 우주망원경 ‘스피어X’ 개발에 참여하는 등 우주 연구의 흐름에 함께하고 있다. 지난해 12월, 달 궤도선 다누리가 달 궤도에 진입하여 본격적인 임무에 나섰으며, 다누리의 성과를 바탕으로 2031년 달 착륙선을 보낸다는 계획이다.

또한 2029년 4월 13일 지구 곁을 지나는 소행성 아포피스를 탐사한다. 2027년 10월 탐사선을 발사하여, 370m 크기의 소행성 아포피스가 지구와 가장 가까운 31,600km 거리를 지날 무렵 동행 비행하며 관측한다.