[천문/우주] JWST (제임스웹우주망원경) 의 고화질 망원경-로켓 분리 영상

궤도 안착을 굉장히 잘했다고 들었는데, 첫 사진이 어떻게 보일지 무척 기대됩니다. 인류는 참으로 대단합니다.

네, 로켓이 기대 이상으로 궤도 안착을 잘 시켜서 웹망원경의 연료가 예상보다 많이 남았습니다. 원래 망원경의 기대 수명이 10년 정도였는데, 그보다 훨씬 오래 미션 기간이 늘어날 것 같습니다. L2궤도에 최종적으로 안착하면 공식적으로 수명이 얼마나 되는지 발표할 거에요.

오~ 이게 떠밀려(?)가는것처럼 보이지만 실은 엄청 계산적(?)이란 말씀이신거죠 ㅎ l2궤도까지 작용하는 모든 힘(?)을 계산해서 무사히 안착시키는 일은 정말 보통이 아닐듯해요.

정말 이 프로젝트에 관여하신 모든분들 대단하신것 같아요, awkmaster님도 당연히 ㅎ

로켓에서 찍은 동영상이네요. 하루에 한두번씩은 트레커에서 얼마나 갔나 보는데. 이 숫자 올라가는 거 보면서 망원경에 제가 타고 있다는 생각을 해보는데 그럼 사소한 걱정들 다 없어지며서 묘하게 기분이 좋아져요. 물론 아직 넘어야 할 산이 많으므로 직접 관련된 분들은 긴장 하시면서 보겠지만요.... 수고 많으십니다. 끝까지 성공하길 진심으로 기원합니다.  

감사합니다. 매 순간마다 걱정하다가 가슴을 쓸어 내리는 중입니다. 다행히도 문제없이 잘 진행되고 있어서 아직까지는 팀 내에서 계속 축하의 메세지만 주고받고 있네요.

말씀하신 영상 말미의 태양전지판이 펴지는 모습이 정말 아름답네요. WallE가 생각나기도 하고 아름다운 시계줄 같기도 합니다. 

팀 동료 아내분이 STScl에서 일하셔서 지난주에 Launching 소식을 흥분하면서 알려주시더라구요. awkmaster님과는 다른 부서지만, 이 프로젝트의 대장정에 참여하신 분들 모두 비슷하게 벅찬 마음이셨을 듯 합니다. 

궤도에 순조롭게 안착해서 망원경이 오랜기간 미션을 수행하길 기원합니다! 

감사합니다. 실시간 중계 당시에 태양전지판이 펴질때 많이들 눈물이 찔끔 났다더라고요. 별 것도 아닌거 같은데, 또 직접 영상으로 보니 뭉클해요. 

와.. 마지막에 태양전지판에 빛 반사되는 것은 우연인지 예술이네요.

우연은 아닙니다. 저 상황에서 태양을 등진 상태로 망원경이 로켓에서 분리되었기 때문에 태양은 뒷쪽에 있은 것이죠. 태양전지판을 펴면 태양빛이 반사되어서 로켓캠에서 보이는 것이고요. 태양전지판 전개 후에 처음으로 전기신호가 잡혔을때 Mission Operating Center에서 큰 환호가 나왔습니다 ^^

멋있습니다. 로켓에 달린 카메라를 보고 있으니 망원경에도 카메라가 장착되어 있는지 궁금하네요. 카메라가 장착 되고 시야각만 잘 나온다면 컨트롤 하는데도 유용할 것 같은데..

안타깝게도 망원경 상태를 볼 수 있는 카메라는 없습니다. 망원경을 제작할때 최소한의 전원으로 운용할 수 있게 설계하는데다가, 카메라와 같은 외부장치를 하나 더 추가하면 그만큼 고장의 위험이 늘어나기 때문이죠. 망원경의 상태는 곳곳에 위치한 센서들에서 전해주는 telemetry 값으로 알 수 있습니다.

덧붙이자면 밝기 문제(?) 도 있습니다. 선쉴드가 펴진 후 태양반대쪽 (망원경 본체가 위치한 쪽)은 빛이 닿지 않아 말 그대로 칠흙같이 어두워집니다. 즉, 카메라를 설치했어도 뭔가를 보기가 상당히 어려워집니다. 물론 조명같은걸 설치할 순 있겠지만 그러면 조명 위치나 그림자 등등 생각할 거리가 많아지고 뭔가 점점 장치를 추가하는 일이 벌어지겠죠. 그래서 그렇게 무게와 복잡도를 추가하기보다는 작고 가벼운 센서들만으로도 전개 상태를 확인 할 수 있도록 한 것으로 알고 있습니다.

환상적 입니다, 그런데 이 영상과 esa와는 무슨 관계가 있는지요?

ESA도 주도적으로 참여했습니다. 

https://www.jwst.nasa.gov/content/meetTheTeam/team.html

다른 것도 있지만 ESA가 아리안5 로켓을 제공해서 발사를 책임졌습니다.

엄마 로켓에서 분리된 순간인가요? 추진체를 써서 더 가속을 했는지요 어떻게 엄마 로켓보다 떠 빨리 위성이 가는지 궁금합니다. 

그리고 진짜 우주에서 데브리같은게 속도 없이 떠다니다 저런 위성이 움직이다 부딛치면 엄청나게 위험하게 되나요? 

네 로켓에서 분리되는 장면입니다. 망원경 아랫부분에 추진체가 있는데 그걸 써서 살짝 가속을 할 수 있습니다.

말씀하신대로 파편같은게 매우 위험하긴 할텐데, 그런것에 맞을 확률은 거의 제로라고 보시면 됩니다. 우주는 거의 빈공간이라서요.

뜬금없는 질문입니다. 그런데 왜 순항 속도가 왜 고작 0.68Km/s 밖에 안 될까요? 로케트의 속도만 해도 초속 7-8Km/s 정도가 될 듯 한데요. 일부러 감속을 한 것일까요, 아니면 원래 위성체의 속도는 그렇게 높지 않은 것일까요?

지구의 중력을 벗어난 것이지 태양의 중력 영향권에는 아직 들어있으니까요. 그렇기 때문에 처음 발사때보다 훨씬 느려진 상태이고 속력은 L2까지 조금씩 줄어듭니다. 3번 정도의 Mid Course Correction이라는 추진체 분사를 통해 얼마나 가속을 해줘야 L2에서 속력이 제로에 도달하나 계산을 합니다. 벌써 2번은 마쳤고요.

혹시 로켓에 실려서 날고 있을때보다 왜 느려졌는지 좀더 자세히 설명해주실수 있을까요? 공기저항이 없으니 날라가고 있을떄랑 다를 이유가 없을거 같은에요. l2에 도달할려고 일부러 줄인건가요? 그렇다면....빨리 날라 올라다가 다시 느리게 했다가...그런데 다시 또 로켓에서 분리할때는 더 추진을 하는 이유가 되게 복잡해 보이네요. 느리게 했다가 다시 로켓에서 분리할떄 다시 빨리 갈려면 느리게 갈려는 목적에도 안맞고 아까운 추진체가 소모된거 같아서요.

우리가 지표면에서 하늘위로 공을 던지면 처음 던졌을때보다 속력이 점점 줄어들다가 어느 순간에 속력이 "0"이되고, 그 후에는 거꾸로 다시 땅으로 떨어지죠? 지구가 공을 끌어당기는 중력때문에 그렇습니다. 물론 지구 대기 내에서는 공기의 저항도 있겠지만 공의 속력을 줄어들게 하는 주된 원인은 중력입니다. 

지구의 중력 영향을 벗어난다 하더라도 태양계 내의 모든 물체는 태양이 끌어당기는 힘이 미칩니다. 즉, 지구를 탈출한 로켓도 (태양계의 escape velocity를 넘지 않는 이상) 태양의 중력 영향권 안에 있기 때문에 위의 예시에서 공의 속력이 줄어들었듯이 점점 속력이 줄어드는 것입니다. 제임스웹우주망원경의 경우 공이 멈추는 지점, 즉 속력이 "0"이 되는 지점을 L2 point로 잡는 것입니다.

조금 더 나아가서, 그럼 어떻게 태양의 끌어당기는 힘에도 불구하고 속력이 "0"이 된 이후에 한 자리에 있을 수 있느냐에 관해 궁금하실까 해서 추가로 설명을 드리자면, 태양을 중심(또는 초점)으로 공전을 하기 때문에 그렇습니다. 경험적으로 아시다시피 커브길을 도는 모든 물체는 원심력이라고 해서 바깥으로 튕겨나가려는 힘이 작용하죠. L2 point에서는 이 원심력과 균형을 맞춰주는 힘이 태양+지구의 중력입니다. 정확히 지구의 1년=365일 과 같은 주기로 L2지점에서 돌게되면 웹망원경의 궤도 원심력과 태양+지구의 중력이 완벽하게 균형을 이뤄서 L2 point에 머무르게 되는 것이죠. 그런데, L2 point는 중력적으로 불안정한 지점이라 실제로는 L2 point를 중심으로 수직으로 원궤도를 돌기는 합니다만, L2 point의 원리를 이해하는데 여기까지 아실 필요는 없을 것 같습니다.

댓글에 빨리 날다 다시 느리게 했다 이런 말씀을 하셨는데, 이 부분은 잘못 이해하신 것 같습니다. 웹망원경은 가속만 가능하고 감속 자체를 하지 못하게 디자인되어 있습니다. 영상에서 보이듯이 추진분사시스템은 망원경의 아랫쪽에만 달려 있고, 윗부분은 항상 극저온을 유지해야 하기 때문에 항상 태양+지구를 등지고 있어야 하고, 감속을 위해 180도 뒤집어서 분사하는 것은 불가능합니다. 그래서 로켓에서 분리할 당시에 관성으로 L2 point로 도달하기 위한 속력보다 살짝 낮은 속력으로 목표지점을 향해 추진했습니다. 그 이후, 3번의 Mid Course Correction Burn (중간 궤도수정분사)를 통해 L2 point에서 속력이 "0"이 될 정도로 현재의 속력을 계산해서 조금씩 속력을 더해주는 방식입니다. 감속이 불가능한지라 절대로 overshoot하면 안되기 때문에 처음 두번의 MCC Burn은 속력이 좀 모자라게 하고, L2 진입 직전 최종 세번째가 되어서야 정확하게 계산된 속력을 더해줍니다.

보면서 이게 컴퓨터 그래픽인지 실제 영상인지 헷갈릴 정도네요. 게다가 배경음악까지 더해져서 그런지 말씀처럼 초현실적 느낌이었어요. 성공에 기쁨과 환호가 이어질 것 만 같은데 "뒷 모습만 보이며 쓸쓸히 작별인사를 하고 떠나는 것 같아 서글픈 느낌"이 든다하시니 그제서야 미처 제가 생각 못한 감정을 돌아보게 되네요. 어쩌면 출가해 가는 아이들 보는 부모 마음이 그렇지 않을까 짐작해 봅니다. 올려주신 영상과 소개 잘 봤습니다. 감사합니다.

네, 사랑하는 아이를 세상에 내보내는 심정(?)이라고 해야 할까요? 건강하고 씩씩하게 임무를 잘 완수하기만을 바랍니다. ㅎㅎ