SPHEREx는 한국천문연구원(KASI)과 미국 항공우주국(NASA)이 공동으로 개발한 전천 적외선 영상 분광 탐사 미션입니다. 이 미션은 개별 은하를 하나씩 깊이 있게 들여다보기보다 우주 전체의 지도를 그리는 데 근본적인 목적을 두고 있습니다. 특히 이번 협력은 한국의 우주 관측 기술이 세계적 수준에 도달했음을 보여주는 매우 상징적인 사례로 평가받습니다. SPHEREx는 전천을 스캔하며 우주의 역사와 은하 형성의 기원을 탐구하는 중형 탐사 미션으로서, 인류가 우주에 대해 아는 지평을 한 단계 더 넓히는 중요한 역할을 수행할 예정입니다.

이 망원경의 가장 큰 기술적 특징은 선형 가변 필터(LVF)라는 혁신적인 방식을 도입했다는 점입니다. 일반적인 분광 장비와 달리 필터의 위치에 따라 투과하는 빛의 파장이 변하는 이 기술 덕분에 복잡한 장비 없이도 효율적인 분광 구현이 가능해졌습니다. 비록 망원경 주경의 크기는 20cm로 작은 편이지만, 보름달 수백 개를 한 번에 담을 수 있는 아주 넓은 시야를 갖추고 있어 전천을 빠르게 훑을 수 있습니다. 2.5년의 임무 기간 동안 전천을 네 차례 반복 관측하며 수집된 방대한 자료는 우주의 입체적인 구조를 밝혀내는 핵심적인 기초 데이터가 됩니다.

SPHEREx는 세계 최초로 전천을 102개의 적외선 색깔로 촬영하며, 2.5년 동안 10억 개의 천체에 대한 분광 자료를 이용해 우주의 3차원 지도를 만드는 미션입니다.

제임스 웹 우주 망원경과 SPHEREx는 하늘을 바라보는 관점 자체가 명확히 다릅니다. 제임스 웹 우주 망원경이 특정 천체를 아주 깊고 정밀하게 파헤치는 이른바 '나무를 보는' 방식이라면, SPHEREx는 우주 전체의 맥락을 짚어내는 '숲을 보는' 역할을 수행합니다. 두 망원경은 서로 경쟁하는 관계가 아니라 상호 보완하는 파트너로서 강력한 시너지를 냅니다. 전천 탐사를 통해 새롭게 발견된 흥미로운 천체들은 이후 제임스 웹 우주 망원경의 정밀 후속 관측으로 이어지게 됩니다. 결국 각기 다른 성능을 가진 도구들이 모여 인류가 가진 우주라는 거대한 퍼즐의 조각들을 하나씩 맞춰가는 셈입니다.

한국은 단순한 연구 참여를 넘어 핵심적인 기기 개발 단계에서도 독보적인 기여를 했습니다. 대표적인 성과가 바로 'KASI 챔버'라 불리는 독자적인 검교정 장비입니다. 적외선 망원경은 기기 자체에서 발생하는 미세한 열조차 관측에 방해가 될 수 있는데, 이 장비는 지상에서 영하 220도의 극한 환경과 진공 상태를 완벽하게 구현하여 망원경의 성능을 사전에 시험할 수 있게 해줍니다. 한국 기술진이 설계부터 제작까지 전 과정을 주도한 이 장비는 칼텍(Caltech)으로 이송되어 미션의 성공을 뒷받침했습니다. 이러한 기술력은 향후 NASA의 차세대 적외선 미션에서도 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.

우주로 향하는 길은 결코 순탄치 않았습니다. 발사체 문제와 기상 악화, 그리고 각종 기술적 점검 등으로 인해 여덟 차례나 일정이 연기되는 우여곡절을 겪었습니다. 그러나 2025년 3월 11일, 마침내 SPHEREx는 스페이스X의 팰컨 9 로켓에 실려 우주 궤도에 무사히 안착했습니다. 궤도 진입 후 약 한 달 반 동안의 기기 시험 기간을 거쳐 본격적인 과학 탐사가 시작되었으며, 현재는 지구 상공 약 650km에서 태양빛을 피해 어두운 우주를 응시하고 있습니다. 수많은 연구진의 인내와 열정이 담긴 이 망원경은 매일 방대한 데이터를 지구로 전송하며 그 임무를 충실히 수행하고 있습니다.

본격적인 탐사가 시작되자마자 SPHEREx는 놀라운 결과물들을 쏟아내기 시작했습니다. 대마젤란 은하 인근의 성운을 관측하여 특정 파장에서 방출되는 선명한 스펙트럼 데이터를 확보했으며, 태양계 밖에서 온 성간 천체인 '3I/아틀라스'를 포착하여 그 성질이 소행성보다는 혜성에 가깝다는 사실을 과학적으로 입증했습니다. 또한 지구 상층부의 오로라가 적외선 영역에서 예상보다 훨씬 밝게 관측된다는 사실을 발견하여 학계에 새로운 연구 과제를 던져주기도 했습니다. 이처럼 SPHEREx는 단순한 지도 제작을 넘어 우리가 미처 예측하지 못했던 우주의 역동적인 현상들을 실시간으로 기록하고 있습니다.

SPHEREx의 궁극적인 지향점은 인류가 가진 근원적인 질문들에 대한 해답을 찾는 것입니다. 우주는 어떤 과정을 거쳐 현재의 모습이 되었는지, 초기 은하들은 어떻게 형성되었는지, 그리고 생명의 근원이 될 수 있는 성간 얼음은 우주 공간에 어떻게 분포하는지를 심도 있게 연구합니다. 102개의 색깔로 세밀하게 쪼개어 분석한 우주의 빛은 이제 '스펙트럼'이라는 정교한 정보가 되어 우리에게 전달되고 있습니다. 향후 완성될 전천 적외선 지도는 미래 천문학 연구의 이정표가 될 것이며, 이 원대한 여정이 밝혀낼 우주의 신비는 인류의 지식 체계에 거대한 변화를 불러올 것입니다.