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Radio Telescope
목차
1 개요
전파 망원경은 지향성 전파 안테나를 이용하여 천체로부터 오는 전파를 수집하는 장치다. 접시안테나는 종종 그물 형태로 되어 있는데, 망의 크기는 관측하려는 전파의 파장보다 작다. 가시광선이었다면 전혀 상이 형성되지 않았겠지만 전파이기 때문에 그물망으로도 충분히 집광이 가능한 것이다. 전파 망원경의 접시가 광학 망원경의 생명인 거울과 비슷한 역할을 함에도 불구하고 별다른 보호 장비나 정밀 공정이 필요치 않은 이유이기도 하다. 전파의 파장이 길기 때문에 망원경에 있는 작은 요철이나 굴곡은 전부 무시되기 때문.
현재 가장 큰 단일 전파망원경은 중국의 FAST 전파망원경인데 지름이 500M에 다다를 정도로 크다. 이보다 더 상세한 관측을 위해서는 다른 가시광선 영역을 관측하는 망원경 처럼 사이즈를 키워야 하는데 단일 사이즈의 전파 망원경의 사이즈를 아레시보의 전파 망원경보다 크게 짓는것은 여러모로 힘들기 때문에[1] 현재는 여러 대의 전파 망원경이 동시에 관측하는 방식의 간섭계를 주로 사용하고 있다.
2 간섭계
전파 천문학에서 가장 큰 걸림돌이 되는 문제는 다름아닌 망원경의 성능, 즉 분해능이다. 사실 아무리 크고 아름다운 전파 망원경을 지어봤자 망원경 하나만으로는 의미 있는 데이터를 얻어내기가 힘들다. 광학적으로 망원경의 최소 분해각은 사용하는 빛의 파장에 비례한다. 예를 들면 300m짜리 아레시보 망원경으로 21cm 선을 관측하려고 한다면 회절 한계가 인간 눈과 비슷한 수준인 0.05도로 나온다. 즉, 망원경의 성능을 최대로 끌어올린다 하더라도 인간의 눈과 비슷한 수준의 성능을 낸다는 것. 현대에 와서 지름 100m 이상의 거대 전파 망원경이 잘 세워지지 않는 이유이다. 그런데 중국은 500m짜리를 잘도 만들고 있다. 괴연 대륙의 기상
최근에 지어지는 전파망원경들은 이런 접시 안테나 여러개를 합쳐서 하나의 큰 안테나처럼 작동하도록 만드는게 현재의 주류이다. 이를 간섭계라고 하는데, 이 방법을 사용하면 망원경의 분해능을 기선의 거리만큼 향상시킬 수 있다. 즉, 1000km 거리에 있는 두 전파 망원경을 합치면 제한적으로나마 지름 1000km짜리 망원경으로 동작할 수 있다는 것. 이 방법을 제대로 활용하면 허블 우주 망원경도 씹어먹는 수준의 해상도를 가진 전파 이미지를 얻을 수 있다! 물론 그만큼 어려운 기술이며, 거리가 멀어질수록 그 난이도가 증가한다. 우리 나라에서도 연세대학교, 울산대학교, 탐라대학교에 각각 21m 전파 망원경을 세워 KVN(Korean VLBI Network)이라는 이름의 간섭계를 운영하고 있으며 일본, 중국 등의 전파 망원경들과도 협력을 계획하고 있다.
현재 이러한 전파망원경 집합체중 가장 큰 규모는 ALMA(Atacama Large Millimeter Array)가 운영되고 있고, 이 분야의 끝판왕인 SKA(Square Kilometer Array)[2]가 계획 중이다. 이외에도 SETI 프로젝트에 이용되는 Allen Telescope Array 가 있다.
영화 콘택트에서 등장한 바 있다. VLA라는 이름의 실존하는 간섭계로 27개의 전파 망원경이 Y자 형태로 배치된 모습을 하고 있다.
광학 망원경에도 간섭계를 사용하려는 시도가 이루어지고 있지만, 간섭계라는 기술 자체가 전자기파 신호를 파장 단위로 다루어야 하는 것인만큼 파장이 너무 짧은 가시광선에선 아직까지 성공한 예는 없다. 그러나 기술의 발전에 힘입어 현재는 광학 간섭계를 이용한 이미지도 곧 나올 전망이다. 4개의 망원경으로 이루어진 유럽의 VLT가 이걸 염두해두고 건설되었는데, 4개의 망원경에 한번에 동작할 경우 직경 130m의 망원경의 성능을 낼 수 있을 것이다.
3 주요 전파 망원경
- FAST 또는 관톈쥐옌 (觀天巨眼) 또는 약칭 톈옌 (구경 500미터)
- 중국이 2016년 7월 완공한 세계 최대의 전파망원경. FAST는 Five hundred meter Aperture Spherical Telescope의 약자로서 500미터 조리개 구경 망원경의 뜻이다. 서부 오지인 구이저우 성의 산악지대에 건설했다고 한다. 이 망원경을 건설하기 위해 산악주민 주민 9천명을 이주시켰다고.
- 아레시보 전파방원경 (구경 300미터)
