(Artist's impression of the CosmoCube satellite. Credit: Surrey Space Technology Ltd)
(A representative model of CosmoCube undergoing thermal tests at RAL Space. Credit: STFC RAL Space)
달은 지구에 조석 고정된 상태로 지구와 마주보면서 공전하기 때문에 항상 한쪽면만 볼 수 있습니다. 반대로 달의 뒷면에서는 영원히 지구를 볼 수 없는데, 이점이 천문학자들의 관심을 끌고 있습니다. 왜냐하면 지구에서 나오는 각종 전파 신호 간섭에서 자유롭기 때문입니다.
케임브리지 대학교가 주도하는 국제 과학자팀은 달의 뒷면을 "방패"로 활용하는 초소형 큐브샛인 코스모큐브 (CosmoCube)를 개발하고 있습니다. (사진) 달의 표면에 착륙하는 것이 가장 이상적이긴 하지만 비용이 많이 들기 때문에 작은 기내용 캐리어 크기의 달 인공위성을 이용하는 것입니다.
코스모큐브는 지구에서 발생하는 모든 잡음을 차단하고 극초기 우주의 희미한 신호를 포착하는 것이 목표입니다. 이는 우주론의 가장 큰 질문 중 하나인 "우주 최초의 별들이 나타나기 전 약 1억 5천만 년 동안의 암흑시대에는 무슨 일이 일어났을까?"에 대한 답을 찾는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대됩니다.
21cm 파장으로 알려진 이 미세한 신호는 빅뱅의 잔광인 우주 배경 복사와 핵융합으로 최초의 별들이 탄생하기 전 중간 기간에 수소 원자들이 방출하는 신호입니다. 그런데 지구의 전리층이 해당 주파수를 차단하고, FM 라디오, 위성 및 통신 장비의 간섭으로 인해 신호가 묻히기 때문에 지구와 지구와 가까운 우주 궤도에서 이를 관측하기는 어렵습니다.
코스모큐브는 135억년 전 희미한 신호를 측정하기 위해 길고 가벼운 전파 안테나를 사용합니다. 이곳에서 지상 망원경의 관측 범위를 훨씬 벗어난 10~50MHz의 극저주파에서 작동할 예정입니다. 그리고 최첨단 아날로그 및 디지털 기술인 RF 시스템 온 칩(RFSoC)을 사용하는 완전 통합형 소형 복사계를 사용해 이를 통제합니다. 코스모큐브 우주 플랫폼("SSTL-21")은 소형 위성 제조 전문 기업인 영국 서리 스페이스 테크놀로지 리미티드(SSTL)에서 개발 중입니다.
달 궤도에 있는 동안 코스모큐브는 "디케 스위치(Dicke switched)" 교정기를 사용하여 자체 전자 장치를 지속적으로 점검하고 보정합니다. 이 교정기는 하늘과 여러 내장 기준 소스를 번갈아 가며 측정합니다. 이를 통해 위성 내부의 미세한 오차와 잡음을 상쇄하여 우주 신호로 오인될 가능성을 줄일 수 있습니다.
코스모큐브의 데이터가 지구로 돌아오면, 연구팀은 고급 베이지안 통계 기법을 사용하여 다른 잡음 (주로 우리 은하에서 방출되는 전파)을 제거할 것입니다. 또한 컴퓨터 시뮬레이션과 실제 관측 데이터를 활용하여 안테나가 하늘의 여러 부분에 어떻게 반응하는지 재구성하고, 남아 있는 왜곡을 보정합니다.
이 임무는 영국 우주국(UK Space Agency)의 자금 지원을 받고 있습니다. 연구팀은 코스모큐브가 앞으로 5년 이내에 발사될 수 있기를 희망하고 있습니다. 이 연구에 자세한 내용은 최근 네이처 천문학(Nature Astronomy) 저널에 게재되었습니다.
달을 영리하게 차폐막으로 활용하는 우주 전파 천문대가 가동될 수 있을지 주목됩니다.
참고
The CosmoCube Lunar Mission for Probing the Dark Ages and Cosmic Dawn via 21-cm Cosmology, Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02946-y
Journal information: Nature Astronomy
https://phys.org/news/2026-08-tiny-satellite-dark-side-moon.html
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