2022년 12월 5일(현지시간)에 역대 가장 큰 우주전파망원경 SKA 건설 호주와 아프리카에 걸쳐 시작되었다. 완공 목표연도는 2028년이다. 수집된 전파는 3개 대륙에 걸쳐 수퍼컴퓨터로 빅데이터 처리해 세계 곳곳에 보관한다.
완공되어 가동되면 매우 높은 감도로 암흑물질의 특성, 먼 은하의 상태, 블랙홀 주변의 환경, 중력파의 전파와 은하 형성과정 등 천문학의 수수께끼를 풀수 있다.
세계 최대 우주 전파망원경 구축 작업 SKA
30년 전인 1990년에 처음 세계에서 가장 큰 전파망원경을 구축하는 SKA프로젝트에 대한 구상이 나왔다. 공식적인 시작은 2013년 호주와 남아공에서 착공하면서부터이다.
호주, 캐나다, 남아프리카 공화국 등 전 세계 14개국이 주축으로 약 100여 개 조직이 설계와 개발에 참여했다. 2013년 이후 대략 7년간 세부 엔지니어링 설계 작업이 진행됐고 2022년 12월 5일 건설이 시작됐다.
2022년 건설이 시작된 후 2028년 완공되어 가동될 전망이다. 수집된 전파는 전 세계 3개 대륙에 걸쳐 빅데이터 처리해 세계 곳곳에 보관한다. 새 전파망원경인 SKA의 감도는 화성에 보낸 우주인의 핸드폰 신호를 감지할 정도라니 화성 식민지를 건설하려는 머스크가 들으면 기뻐서 춤출 것이다.
전파망원경(Radio telescope)은 가시광선 대역을 이용하는 광학 망원경과 달리 방향을 지정한 접시형 안테나를 통해서 전파 대역의 정보를 이용한다.
장파장의 전파(눈에는 보이지 않는 긴 빛)는 신호가 미약해서 가능한 많이 전파(radio)를 모으기 위해 커다란 원반의 안테나가 필요하다. 천체마다 전파가 있다. 전파망원경은 천체에서 나오는 전파를 수신해서 관측하는 망원경이다.
SKA 규모와 운영기관 SKAO
SKA(Square Kilometer Array, 제곱킬로미터 배열)는 대규모 전파망원경으로 안테나 면적을 다 합치면 1 제곱 킬로미터에 이른다. 그래서 이름이 영어로 1제곱킬로미터를 뜻하는 스퀘어 킬로미터라고 지었다. 전파망원경은 많은 수의 접시형 안테나를 배열하기 때문에 배열에 해당되는 영어 Array를 덧붙였다.
호주에는 65km 반경 내의 512개 지역에 13만 1천여 개의 크리스마스트리 모양의 안테나를 설치한다. 남아공에는 2018년에 만든 미어캣(MeerKat) 전파망원경이 있다. 여기에 133개 접시 안테나를 추가해 200여 개의 접시 안테나를 구성할 예정이다.
전파망원경의 추세가 바뀌고 있다. 예전의 전파망원경은 하나의 커다란 단일 안테나로 구성되었다. 이와 달리 최근의 전파망원경은 여러 대의 안테나를 연결하여 동시에 관측하는 방식의 간섭계를 주로 이용한다.
이유는 1000km 거리에 있는 두 전파망원경을 합치면 제한적으로 지름 1000km 규모의 전파망원경의 성능을 낼 수 있기 때문이다. 추후에 더 많은 안테나를 더 설치해 망원경의 성능을 높이는 것도 가능하다.
SKA는 국제적인 대규모 분산 시설이다. SKAO가 운영 관리한다. 이 전파망원경은 아직 건설 초기 단계여서 정확한 총건설비는 나오지 않고 있다. 2020년 당시 물가 기준으로 추산하면 19억 유로(= 2조 6천억 원)가 들어간다.
호주에는 SKA-LOW가 만들어지고, 남아프리카 공화국에는 SKA-MID가 세워지며 글로벌 본부 SKAO는 영국 맨체스터대학교 산하 조드렐뱅크 관측소 옆에 마련되었고 고성능 슈퍼컴퓨터 등으로 데이터를 종합하고 분석한다.
SKA는 3개 대륙에 걸친 빅데이터 처리시설이기도 하다. 한 해에 350 PB(페타바이트)의 데이터가 생성되어 세계 곳곳에 보관되어 활용될 전망이다.
SKA시설 중 50~350 MHZ의 비교적 낮은 주파수를 담당하는 SKA-LOW는 호주 웨스턴 오스트 레이리아 주(Western australia)의 와자리 지역에 들어선다.
성탄절 트리처럼 생긴 소형 안테나 13만 1천72개가 512개 기지국으로 나뉘어 설치된다. 기지국당 안테나 수는 256개다. 기지국 간 최대 거리는 65km이고 안테나 간 최대 거리는 74km가 될 예정이다.
SKA-미드는 중간 주파수인 350 MHZ~15.4 GHZ를 담당하며 남아프리카 카루에 들어설 예정이며 접시 안테나가 197개가 설치된다. 안테나 간의 최대 거리는 150km이다.
정부 간 컨소시엄인 SKAO의 정회원은 8개국으로 호주, 중국, 이탈리아, 네덜란드, 포르투갈, 남아프리카 공화국, 스위스와 영국이다. SKAO의 사무총장은 ‘필 다이아몬드(Phil Diamond)’ 맨체스터대 물리천물학부 교수이다.
SKA의 위력과 임무
호주와 아프리카에 걸쳐 건설된 전파망원경 장비는 천체에서 방출되는 무선 신호를 수집할 수 있다. 이는 암흑물질의 특성, 먼 은하의 상태, 블랙홀 주변의 환경, 중력파의 전파와 은하 형성과정 등 천문학의 수수께끼를 풀어가는데 활용된다.
호주 시드니대학교 물리학과 교수 ‘타라 머피’는 SKA는 전파천문학뿐 아니라 우주에 대한 이해를 높이는 게임 체인저라고 말한다. 30년간의 계획과 설계 끝에 드디어 건설이 시작되어 믿기 힘들 정도로 놀라운 일이라고 소감을 표현했다.
SKA가 완공되면 외계 통신 신호를 발견할 수 있을 만큼 높은 민감도를 확보한다고 한다. SKA의 전파 민감도는 2억 2500만 km 떨어진 화성에서 우주비행사의 주머니에 있는 휴대폰을 감지할 수 있을 정도라고 알려졌다.
SKA-로우의 성능은 현존 최고 성능 시설인 네덜란드 로파(LOFAR)와 비교해서 해상도는 1.2배, 하늘 전체를 훑는 속도는 135배, 감도는 8배가 될 것으로 전망한다.
남아프리카 공화국의 카루에 들어서는 SKA-미드는 SKA-로우에 비해 상대적으로 높은 중간 주파수를 담당한다. 이는 현존하는 최고 성능 전파망원경인 미국 뉴멕시코주에 있는 JVLA 대비 해상도는 4배, 하늘 전체를 훑는 속도는 60배, 감도는 5배라고 한다.
대니 프라이스 호주 커틴대 전자공학과 박사 후 연구원은 가까운 별에 우리와 유사한 기술을 가진 지능형 사회가 존재한다면 SKA가 신호를 감지할 것이라고 말한다.
(참조 bbcnews, skatetelescope.org, cosmostimes)
세계 최대 우주 전파망원경 SKA는 국제적인 대규모 분산 시설이고 영국 맨체스터에 있는 SKAO가 운영 관리한다. 2028년 완공되어 가동될 전망이다. 감도는 화성에 있는 휴대폰 신호까지 잡아낼 정도이다.
수집된 전파는 수퍼컴퓨터로 빅데이터 처리해 세계 곳곳에 보관하며 암흑물질의 특성, 블랙홀, 중력파의 전파와 은하 형성과정 등 천문학의 난제를 풀 수 있다.
