초대형 차세대 우주망원경 ATLAST

초록

ATLAST는 8 m에서 16 m까지의 초대형 주경을 갖는 차세대 UVOIR 우주망원경 개념으로, 단일 일체형 거울과 대형 분할 거울 두 가지 구조를 제시한다. 과학 목표는 외계 행성의 생명 신호 탐지, 은하와 별의 진화 관측 등이며, 핵심 기술은 경량 고정밀 거울, 대형 저소음 검출기, 그리고 내부·외부 고대비 이미징 시스템이다. HST·JWST의 설계 유산을 활용하면서 무게와 복잡성을 최소화하는 방향으로 로드맵을 제시한다.

상세 분석

ATLAST는 차세대 우주망원경의 핵심 과제를 세 가지 기술 축으로 정리한다. 첫째, 주경 기술이다. 8 m 일체형 거울은 기존 HST와 유사한 구조이지만, 초경량화와 열안정성을 위해 저열팽창 유리(ULE) 혹은 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 신소재를 채택한다. 고정밀 광학 연마와 액티브 지지 시스템을 결합해 진동과 온도 변동에 대한 변형을 실시간 보정한다. 둘째, 9 m16 m 분할 거울은 JWST의 경험을 확장한다. 각 세그먼트는 1.5 m2.5 m 규모로 제작되며, 초소형 전기·기계 액추에이터와 광학 센서를 이용해 10 nm 이하의 면형 오차를 유지한다. 세그먼트 간 정렬은 레이저 트라이앵글레이션과 이미지 기반 파동전면 센싱을 병행해 고정밀 제어 루프를 구현한다. 셋째, 검출기와 고대비 이미징이다. UV‑VIS‑NIR 전 영역을 포괄하는 대형 CMOS·EMCCD 배열은 10⁻⁴ e⁻/s 이하의 다크 전류와 90 % 이상의 양자 효율을 목표로 한다. 방사선 내성을 위해 저온 작동 및 온‑칩 보정 회로를 도입한다. 고대비 이미징은 내부 코로그래프(벡터, PIAACMC 등)와 외부 별빛 차폐막(Starshade) 두 가지 접근법을 병행한다. 내부 코로그래프는 고정밀 변형 거울(Deformable Mirror, DM) 64 × 64 이상의 액추에이터 배열로 10⁻¹⁰ 수준의 대조도를 달성하도록 설계된다. 외부 별빛 차폐막은 30 m70 m 규모의 차폐막을 수백 킬로미터 거리에서 형성비행시키는 기술로, 형성비행 제어와 광학 정밀도 확보가 핵심 과제다. 이러한 기술들은 모두 TRL 45 수준이며, 10년 내에 TRL 9에 도달하도록 단계별 개발 로드맵을 제시한다.