명확하고 간결한 설명의 중요성은 두 말할 필요가 없다.

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거대 마젤란 망원경 제작을 지휘하는 프로젝트 매니저 James Fanson의 “우리는 세계에서 가장 강력한 망원경 제작을 위한 여정을 중입니다.”란 말은 충분히 명확하고 간결하다. 

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이러한 명확성은 당신의 최종 목표가 32년 된 허블 우주망원경보다 10배나 더 강력하고 최근 시운전을 마친 제임스 웹 우주망원경보다 4배나 더 강력한 장비일 때만 도움이 될 수 있다. 원동력으로서의 순수과학도 도움이 될 수 있다. Fanson은 설명한다. “우리가 관측을 할 때 가장 관심있는 것들은 아주 멀리 있고 매우 희미하다는 사실입니다. 장비가 크면 클수록 더 선명한 이미지를 얻을 수 있으니 기술력과 예산이 허용되면 다들 큰 망원경을 만들려고 하죠.”

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이 크기의 문제에 대한 노력에는 많은 지원이 필요하다. 거대 마젤란 망원경의 설립자 조직은 미국의 6개 대학교와 함께 카네기 과학연구소(Carnegie Institution for Science)와 스미스소니언 연구소(Smithsonian Institution) 외에 호주, 브라질, 이스라엘 및 대한민국의 5개 국제 파트너로 구성되어 있다. 오늘 이 국제 컨소시엄은 망원경의 12층 규모의 구조물 건축을 일리노이주 Ingersoll Machine Tools사에, 망원경의 거울 제작을 아리조나 대학교 Richard F. Carris Mirror Lab에, 과학 분광기 장비 제작을 Texas에 발주하기 위한 새로운 2억 5백만 달러의 투자를 발표했다. 

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그 기금은 두말할 나위 없이 아주 중요한 것이지만 컨소시엄 설립의 과학적 깊이 또한 망원경의 기술적 장애물을 위해 매우 중요하다. Fanson의 설명이 이어진다. “망원경의 발전은 실로 기술에 의해 주도됩니다. 8-10 미터급 망원경을 만드는 것은 컴퓨터 작업의 발전을 가져왔습니다.” 그러나 이 프로젝트 명칭 앞에 붙은 ‘거대’는 이보다 훨씬 더 큰 유효직경 25.4 미터의 주경(主鏡) 때문이다. Fanson의 팀이 기술의 신기원을 열고 있는 것이다. (거대 마젤란 망원경은 반사식 Gregorian 적외선 광학망원경으로 빛을 모으는 포물선 면의 주경과 이미지를 렌즈 시스템으로 반사하는 보조경으로 구성되어 있다.) “우리의 망원경 설계는 아주 독특합니다. 주경은 각각의 지름이 8.4 미터인 7개의 조각으로 구성되어 있고, 각 조각이 세계 최대의 거울인 것입니다. 이들을 제작하는 것은 최초의 기술적 도전이었습니다. 6개의 조각은 동일하지만 축으로부터 편심이 져 있는 감자 칩 모양입니다. 각 거울들은 100만분의 1인치 이내의 허용 오차로 연마되어야 하는데, 거울 표면을 지구의 표면이라 가정하면 가장 높은 산이 2인치 정도일 것입니다.”

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한편으로는 망원경 제작 자체가 허블이나 제임스 웹 우주망원경보다 간단하다. 왜냐하면 거대 마젤란 망원경은 지상 망원경이기 때문이다. “우리는 이 망원경을 칠레 Atacama 사막 남단에 위치한 카네기 과학연구소의 Las Campanas 천문대에서 만들고 있습니다. 공기 중의 습기는 빛을 흡수하므로 건조하면서 좋은 날씨를 유지하는 곳이어야 하고, 대기의 기류는 왜곡을 일으킴으로 공기의 흐름이 잔잔한 곳이어야 합니다. 대양의 가장자리에 위치한 이곳은 해류가 잔잔함을 의미합니다.” 그러나 잔잔한 기류의 대기는 우주의 진공처럼 왜곡이 전혀 없는 것은 아니다. 그래서 이 망원경의 보조경(補助鏡)처럼 컴퓨터화가 공기 왜곡의 문제해결에 도움을 주는 기술력이 큰 역할을 하는 것이다. “빛의 파면(波面)은 대기에 의해 주름이 집니다. 우리는 이러한 대기의 영향을 적응 광학의 기술로 해결하려고 합니다. 이미지는 매 순간 변화하므로 우리는 “회절 한계 이미지”(Diffraction-limited image)을 얻기 위해 보조경 곡면을 변형시킴으로써 이 변화에 대한 보정을 합니다. 지름 1.1 미터의 보조경은 모두 7개의 조각으로 구성되어 있습니다. 각각 모두 변형가능한 거울들입니다. 그 이전 것보다 더 빨리 진화한 제4세대 거울을 만들고 있는데 현재 첫 번째 조각의 거울을 제작 진행 중입니다.”

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보조경 유리의 두께는 단지 2 밀리미터이고 각 거울의 뒷면에는 675개의 자석이 부착되어 있다. 각각의 자석에는 컴퓨터로 조정되는 전자석 액추에이터(Actuator)가 주경으로부터 접수한 왜곡된 반사광을 1초당 2000번 거울의 표면을 변화시켜 정화한 후 망원경의 과학 장비들로 보낸다. 보조경의 7개 조각은 각각 주경의 7개 조각 중 하나로부터 반사된 빛을 수집하고 보정하여 전송하는 것이다. Fanson의 설명이 이어진다. “망원경의 스펙트럼 범위는 320 – 25,000 나노미터입니다. (이것은 가시광선부터 적외선까지의 파장 범위) 우리는 또 광학 설계를 최적화하여 소형화된 플레이트 스케일 아크(Plate Scale arc), 20’의 넓은 시야 및 동시에 여러 기기를 운반할 수 있는 기능 등을 갖추게 되었습니다.”

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현재 주경은 2개의 조각이 완성되었고, 세 번째 거울이 연마 공정의 마지막 단계에서 최종 테스트 중이다. 다른 3개의 거울은 각기 다른 제작 공정을 거치고 있는 중이다. “거울 하나 완성하는데 대략 4년쯤 걸리죠. 이 망원경의 기대 수명은 50년인데 우린 그 안에 개선을 할 수 있습니다.” 프랑스와 이탈리아에서 첫 번째 보조경 세그먼트에 대한 작업이 진행중이다. 망원경의 구조물 건축을 위해 일리노이 Rockford에 위치한 Ingersoll Machine Tools사에 1,100평 규모의 시설물 건설이 완성되었고, 칠레 현장에는 망원경 기초를 위한 토목공사가 완료된 상태다. 

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Fanson은 그의 프로젝트가 가져다줄 새로운 가능성을 갈망하고 있다. “이 포괄적 차세대 망원경으로 우리는 여태 해보지 못한 것들을 이룩하게 될 것입니다. 우주란 과연 무엇일까요? 그 속에 있는 우리는? 우리 혼자만 존재하는 것일까요? 지금까지 우리는 우리가 탐험해 보고 싶은 행성들을 발견했습니다. 그들은 어떤 모습인지, 거기엔 혹시 생명체의 흔적은 없을까요? 물이 존재할 잠재적 가능성이 있는 행성들조차도 그들의 반사광을 감지할 우리의 능력 밖에 있습니다. 그러나 우리는 곧 그들을 탐사하게 될 것이고 거기서 뭔가를 발견할 중요할 기회를 갖게 될 것입니다. 이 새로운 망원경은 행성 뿐만 아니라 블랙홀, 암흑에너지, 암흑물질, 은하의 생성 등 모든 차원에서 우리 지식의 한계를 뛰어넘게 해줄 것입니다. 저는 이 망원경 관련 일을 하는 동안 항상 새로운 것을 보아왔고 심지어 전혀 예상하지도 못한 것들을 발견했으니까요.”

원본 출처 : https://www.forbes.com/sites/jimvinoski/2022/08/02/magic-mirrors-will-power-the-giant-magellan-telescope/?sh=74ea2fcc4b1b