우주 이야기 1070 - 달 궤도에서 우주의 암흑 시대를 관측할 DAPPER 탐사선

(An artist's impression of the DAPPER spacecraft, orbiting on the far side of the Moon. Credit: NRAO/AUI/NSF, Sophia Dagnello)

인류를 달과 그 너머로 진출시키기 위한 아르테미스 임무에 사용될 SLS 로켓은 워낙 큰 로켓이기 때문에 많은 자투리 공간이 있습니다. 나사는 이전부터 여기에 여러 개의 소형 우주 탐사선을 실어 여러 가지 임무를 수행한다는 계획을 가지고 있습니다.

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미 국립 전파 망원경 천문대 National Radio Astronomy Observatory (NRAO)는 다른 기관과 협업으로 달에 Dark Ages Polarimetry Pathfinder (DAPPER)라는 탐사선을 보낼 계획입니다. 다퍼의 목적은 빅뱅 직후 37만년 후부터 첫 번째 별이 빛나기 전까지 시대인 우주 암흑 시대 (Cosmic Dark age)의 신호를 포착하는 것입니다.

빅뱅 직후 37만년 후에는 우주가 충분히 팽창해 전자와 원자핵이 결합할 수 있는 수준까지 떨어졌습니다. 첫 수소와 헬륨 원자가 형성된 후 우주에는 전자기파가 자유롭게 이동할 수 있게 되어 안개가 사라진 것처럼 맑아졌지만, 당시에는 별이나 은하가 존재하지 않았습니다. 빅뱅 후 4억년이 지난 후에야 1세대 별과 은하가 탄생해 별이 빛나기 시작했고 이 때 우주의 재이온화가 일어나 우주에 빛이 존재하게 됩니다. 그 사이 시기가 바로 우주 암흑 시대입니다.

과학자들은 우주의 암흑 시대를 관측하기 위해 많은 노력을 기울였지만, 이 시기에는 중성 수소 빼고는 검출될 만한 것이 거의 없기 때문에 어려움을 겪고 있습니다. 워낙 오래전 방출된 약한 신호라 우주 배경 복사와는 달리 관측히 힘든 것입니다. 따라서 앞서 소개한 것처럼 강력한 차세대 전파 망원경인 MWA가 업그레이드 중에 있습니다.

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그런데 달의 뒷면은 지구에서 나오는 다른 신호나 태양에서 오는 복사를 완전히 차단할 수 있는 이상적인 관측 장소 중 하나입니다. 다퍼가 노리는 것도 그것입니다. 현재 NARO는 아르테미스 임무의 일부에 다퍼를 끼워 넣어 저렴하게 발사할 계획입니다. SLS 로켓에 끼워 넣을수도 있지만, 다른 우주선에 실려 루나 게이트웨이에서 발사할 수 있습니다.

앞으로 2년에 걸쳐 다퍼의 개발이 진행될 예정이며 최종 개발 및 예산이 승인되면 아르테미스 임무 중 일부로 진행될 것으로 보입니다. 인류의 달 진출이 본격화되면 이렇게 달의 특성을 이용한 과학 연구가 더 활발해질 것으로 기대됩니다.

참고

https://newatlas.com/space/dapper-lunar-orbiter-radio-dark-ages/

https://public.nrao.edu/news/nrao-joins-space-mission-to-the-far-side-of-the-moon-to-explore-the-early-universe/

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