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‘트랜스포머 로버’로 달 뒷면에 1km 전파망원경 10일 만에 설치

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‘트랜스포머 로버’로 달 뒷면에 1km 전파망원경 10일 만에 설치

2021.05.06 16:25
NASA 제공
달 뒷면의 대형 분화구에 설치가 검토 중인 전파망원경 LCRT 개념도. 대량의 금속 패널을 이어 붙인 지상의 전파망원경과 달리 얇은 그물망을 이용해 10m 이상 파장이 긴 전파를 분화구 중앙으로 모은다. NASA 제공

길이 3km의 달 크레이터(분화구)에 지름 1km의 접시형 안테나를 달아 인류 역사상 최초로 달에 전파망원경을 세우겠다는 미국항공우주국(NASA)의 계획이 실현에 한 발짝 더 다가갔다. NASA 제트추진연구소(JPL)는 5일(현지시간) 달분화구전파망원경(LCRT·Lunar Crater Radio Telescope) 프로젝트가 50만 달러(약 5억6000만 원)를 지원받아 2단계에 돌입했다고 밝혔다. 


LCRT는 지난해 NASA가 우주 개발을 위해 독특하고 기발한 아이디어를 선정해 연구비를 지원하는 NIAC 프로그램에 선정되면서 1단계 연구를 진행해왔다.

 

LCRT의 최대 장점은 단일 전파망원경으로는 지구에서 가장 큰 중국의 지름 500m 톈옌(영어로 지름 500m 전파망원경이라는 뜻의 축약어인 ‘FAST’로도 불림)’이나 지난해 12월 붕괴하면서 역사 속으로 사라진 지름 305m의 아레시보가 잡아내기 힘든 파장 10m 이상의 전파를 우주에서 직접 포착할 수 있다는 점이다. 이를 통해 과학자들은 우주 초기 상태를 재구성하고 암흑물질의 실마리도 찾을 수 있을 것으로 기대한다. 


지상에 설치된 전파망원경은 지상 약 50km 이상에 형성된 전리층이 이 대역의 전파를 반사해버려 측정 자체가 어렵다. 게다가 전리층에서 일어나는 각종 무선 통신도 우주에서 날아오는 전파 신호 관측을 방해한다. 현재 지상에서 수신 감도가 가장 뛰어난 중국의 톈옌도 파장이 4.3m를 넘어가면 전파를 잡아내지 못한다.   


10m 이상 장파장의 전파를 측정하려면 전파망원경의 안테나가 커야 한다. LCRT는 달 뒷면의 길이 3km의 분화구에 지름 1km로 설치하는 방안이 유력하다. LCRT를 추진하는 NASA JPL 연구팀은 톈옌과 아레시보 전파망원경처럼 초대형 접시가 버틸 수 있도록 움푹 꺼진 분화구를 지지대로 사용할 방침이다. 


다만 1~2m 길이의 알루미늄 패널 3만8800여 개를 이어 붙여 초대형 접시를 만든 아레시보나 금속 패널 4500개를 이어 붙인 톈옌과 동일한 구조를 LCRT에 그대로 적용할 수는 없다. 접시 제작에 필요한 재료를 달까지 나르는 데 비용과 시간이 너무 많이 들어가기 때문이다.  

 

NASA 제공
합체와 분리가 자유로운 ‘트랜스포머 로버’ 듀악셀(DuAxel). LCRT 건설에도 듀악셀이 활용될 가능성이 높다. NASA 제공

연구팀은 수천 개의 반사 패널을 설치하는 대신 얇은 그물망 몇 가닥을 연결해 우주에서 날아오는 전파를 분화구 중앙에 모을 계획이다. 그물망 설치 작업은 JPL이 개발 중인 탐사 로버 듀악셀(DuAxel)이 수행한다. 


듀악셀은 ‘이중 축(dual-Axel)’의 줄임말로 이륜 로버 2대가 합체했다가 따로 떨어져 작업한 뒤 다시 합체할 수 있도록 설계됐다. 두 로버 사이는 특수 케이블로 연결돼있다. 듀악셀이 LCRT의 그물망을 설치할 경우 일단 분화구 근처에 도착해 로버 한 대는 땅에 지지대를 박아 자신을 고정하고 나머지 한 대가 그물망을 설치할 지점까지 전선을 끌고 가 임무를 수행한다. 임무를 완수한 뒤에는 돌아와 합체한다. 연구팀은 이런 방식으로 10일 안에 LCRT 설치를 끝낼 수 있을 것으로 예상했다. 


이번에 LCRT 프로젝트가 2단계에 돌입하면서 연구팀은 그물망 개발에 주력할 예정이다. 영하 178도에서 영상 127도까지 넘나드는 달의 극한 기후 조건에서 변형이 일어나지 않아야 할 뿐만 아니라 가벼우면서도 그물망의 간격이 정확하게 유지되도록 견고하기도 해야 한다. 연구팀은 앞으로 2년간 연구를 진행할 계획이다. 

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