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2021년 12월 25일 발사예정인 제임스 웹 우주망원경

발사후 150만km 떨어진 목적지에 안착하기까지 29일간의 여정

그동안 몇번의 발사 연기가 있었던 제임스 웹 우주 망원경이 2021년 12월 8일에 발사될 예정이었습니다

(최근 사고가 발생해 12월 24일로 발사일이 수정되었습니다. 그후 발사 이틀을 앞둔 22일 날씨 관계로 인해 한국시간 25일 오후 9시 20분에 발사하는것으로 변경되었습니다. 국립과천과학관은 유튜브에서 발사실황을 25일 오후 8시 40분부터 생중계 합니다. )

NASA의 제임스 웹 우주 망원경이 남아메리카 북동부 해안에 있는 프랑스령 기아나의 발사 장소에 안전하게 도착했으며 기술 팀은 12월 발사를 대비해 최종 체크리스트를 진행하기 시작했습니다.

제임스 웹 우주망원경은 프랑스령 기아나의 위치한 '아리안 스페이스'의 청정실에 도착한 후 오염 제어 기술자들이 5,800마일을 여행한 후 도착한 망원경이 깨끗하고 오염되지 않았는지 확인작업을 했으며 그런 다음 엔지니어들은 최종 전기 및 기능 테스트 세트를 실행하고 기계적 구성을 제대로 되어 있는지 확인 작업을 진행습니다. 

제임스 웹 우주망원경을 우주로 실어 보낼 발사체는 Ariane 로켓이며 발사 며칠 전에 발사대로 이동할 예정인데, 다른 위성들과 다른점이라면 이 발사가 제임스 웹 우주 망원경이 발사후 가야할 29일간의 길고 험난한 여정의 시작일 뿐입니다.

수천 개의 부품이 순서대로 올바르게 작동해야 제임스 웹 우주망원경이 제대로 펼쳐져 최종 목적지에 놓이게 됩니다. 이 모든 작업은 홀로 거의 150만km 떨어진 목적지까지 날아가야합니다.

로켓 발사 28분후 시작되는 긴 여정

제임스 웹 우주망원경을 실은 아리안 로켓은 206초 동안의 비행 후, 대기 위 약 120km의 고도에서 망원경을 보호하고 있는 페어링을 분리합니다. 망원경은 발사 후 거의 28분 후에 발사체에서 분리되며 이 시점부터 볼티모어에 있는 우주 망원경 과학 연구소의 지상팀이 망원경을 목적지에 닿도록 하기위한 가장 복잡한 배치 시퀀스를 시작하게 됩니다.

허블 우주망원경의 공식 후계자이자 주로 적외선 천문학에 중점을 두고 있기에 스피처 망원경의 후계자이기도 한 제임스 웹 우주망원경은 우주 관측의 새로운 역사를 펼치기 위해서는 먼저 이 망원경을 안전하고 완벽하게 펼쳐야 합니다.  

발사체에서 분리된 후 가장 먼저 하게 될 첫 번째 작업은 태양 전지판를 펼치는 것인데 이륙 후 31분에서 33분 사이에 이루어지며 우주선의 전기 시스템과 항공 전자 장치를 구동하기 위해 거의 2kw의 전력을 공급하여 망원경 내부에 있는 배터리를 충전하게 됩니다. 발사 후 2시간 후에는 지상팀과의 교신을 위한 안테나를 펼치게 됩니다.

발사 12시간 후 최종 목적지로 출발

발사 후 12시간 후에 망원경은 자체에 달린 추진기를 점화하여 최종 목적지로 가기위한 여정을 시작하게 되는데 발사 후 대략 2일 반 후에 달을 지나갈 것이며, 이는 아폴로 우주비행사들이 달 궤도에 도달하는 데 걸리는 시간보다 더 빠릅니다. 

망원경은 발사 2.7일 후 가장 어려운 작업중에 하나인 선 실드 프레임를 펼치게 될것이며 발사 4일 후, 전개 가능한 타워가 확장되어 망원경 거울과 장비를 우주선 버스에서 분리할 것입니다. 이 분리는 망원경을 우주선 버스에서 오는 진동과 전도열로부터 효과적으로 격리시킵니다. 또한, 이 확장을 통해 선 실드 및 기본 거울와 같은 Webb의 더 큰 배치 가능한 구성 요소가 나중에 복잡한 움직임을 자체적으로 만들 수 있는 충분한 공간을 확보할 수 있습니다.

선실드 멤브레인 배치는 공식적으로 출시 후 약 5일 후에 시작됩니다. 상승하는 동안 선실드를 보호하는 특수 덮개가 벗겨지기 때문입니다. 다음으로, 107개의 선실드 해제 메커니즘이 모두 해제 될 때 임무의 중요한 시점이 발생합니다.  모든 선실드 핀이 성공적으로 제거된 후 미드 붐(mid-boom)으로 알려진 두 개의 날개가 확장되어 거의 하루 후에 각 선실드 층을 고유한 다이아몬드 형태로 끌어냅니다.

전체 배치 후 5개의 레이어 각각은 특수 풀리와 모터 시스템을 사용하여 인장되고 분리됩니다. 선실드 배치 및 장력 조정은 이륙 후 8-9일 사이에 완료될 것으로 예상되지만 예상치 못한 문제가 발생할 경우 이를 피하기 위해 속도를 늦출 수 있습니다.  선 실드 확장이 끝나면 기본 거울 뒤에 특수 라디에이터가 배치되어 각종 과학 장비를 식힐 수 있게 됩니다.

망원경 배치는 2차 거울을 고정하는 삼각대를 펼쳐 제자리에 고정하는 것으로 시작되며, 이륙 후 10일째 되는 날까지 2시간이 소요될 것으로 예상됩니다. 2차 거울은 망원경에서 임무의 성공에 필수적인 가장 중요한 장비 중 하나입니다. 이 작은 원형 거울 제임스 웹 우주망원경의 18개 기본 거울에서 초점을 맞춘 빔으로 빛을 수집하는 데 중요한 역할을 합니다.

기본 거울은 배치는 12일에 시작될 예정이며, 미러의 측면 패널에는 각각 3개의 기본 미러 세그먼트가 있으며, 확장하고 제자리에 고정되는데 거의 3시간이 걸립니다. 발사 13일 후 망원경의 메인 거울을 펼치는 대규모 작업이 이루어집니다. 메인 거울 날개를 펼친 후 고정시키면서 작업이 마무리될 것으로 예상됩니다.

18개의 기본 미러 세그먼트를 시작 구성에서 모두 이동시키는 10일의 다단계 프로세스는 미러 날개가 잠긴 후 시작되어 25일째에 종료됩니다. 미러 미세 조정을 시작하기 위해 126개의 매우 정밀한 액추에이터가 각 거울을 특정 처방에 따라 위치를 지정하고 미묘하게 구부리거나 하며 조정하게 되며 이 과정은 몇 달이 걸릴 것입니다. 

발사후 29일에 망원경은은 다시 한번 추진기를 점화하여 지구에서 거의 150만km 떨어진 두 번째 라그랑주 지점이라 불리는 L2 지점의 궤도에 진입하여 지금까지 우주에서 시도된 가장 어렵고 복잡한 배치 시퀀스를 공식적으로 끝내게 됩니다.

라그랑주 지점은 지구와 태양 시스템에서 지구와 태양의 중력이 서로 보완되어 태양과 지구 두 천체의 중력이 작용하지 않는 평형점입니다.  이 지점에 있는 물체는 태양과 지구에 대해 동일한 상대 위치를 유지하므로 차폐 및 보정이 훨씬 간단합니다.

망원경은 일반적으로 일정한 온도를 유지하기 위해 태양의 부분 일식을 피하면서 L2 주위를 공전하게 되며 L2 부근에서, 태양, 지구 및 달은 하늘에서 상대적으로 가까운데 이것은 망원경이 어두운 면에 있는 큰 차양이 망원경을 약 50K까지 수동적으로 냉각시킬 수 있다는 것을 의미합니다. 

제임스 웹 망원경 타임라인과 언폴딩 시퀀스

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