James Webb 우주 망원경: 창조의 첫 번째 별빛을 포착하기 위해 시간을 되돌아보기 – 60분

12월 22일은 우주가 바뀐 날로 알려질 수 있습니다. 그 수요일, NASA는 역사상 가장 크고 가장 비싼 비행 기구인 제임스 웹 우주 망원경을 발사할 것으로 기대하고 있습니다. 31년 된 허블 망원경보다 100배 더 강력한 Webb는 “빛이 들어오는” 순간, 즉 차갑고 어두운 우주가 별에서 타오르는 순간까지 과거를 볼 수 있습니다.

스콧 베일리: 와우. 어떤 면에서 이것은 내가 상상할 수 있었던 것보다 훨씬 더 큽니다.

AMY LO: 훌륭합니다.

1년 전, 우리는 망원경이 우주에서 볼 수 있는 만큼 자주 본 마지막 인간 중 하나였습니다. 우리가 방문한 후, 그것은 태양의 손아귀에 영원히 누워 있기 위해 달에서 멀리 떨어진 백만 마일의 여행에 포장되었습니다.

Scott Bailey: 실행 시간은 얼마나 됩니까?

AMY LO: 10년 목표로 5년 반 동안 설계되었습니다. 이것은 우리가 10년 동안 사용할 수 있는 충분한 물건을 거기에 가지고 있다는 것을 의미합니다.

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제임스 웹 우주 망원경

Amy Lou는 우리를 캘리포니아 레돈도 비치에 있는 Northrop Grumman의 클린룸으로 데려간 시스템 엔지니어입니다.

AMY LO: 우리는 그것을 발명하고 디자인하고 만들고 조립해야 했습니다.

우주선 바닥에 있는 이 은색 덮개는 태양으로부터 웹을 보호하기 위해 테니스 코트만큼 큰 캐노피입니다. 위에는 창조의 첫 번째 별빛을 포착하기 위해 허블 거울보다 6배 더 큰 21피트의 금도금 거울이 있습니다.

Scott Bailey: 이 육각형 거울이 18개 있습니다. 그러나 그것들을 접으면 무도회에서 모두 하나의 거울처럼 작동합니까?

AMY LO: 맞습니다. 18개의 이미지가 모두 매우 견고하고 아름다운 이미지를 구성합니다.

이 이미지는 사람의 눈에는 보이지 않습니다. 야간 투시경 카메라와 마찬가지로 Webb는 열(적외선)을 볼 수 있도록 설계되었습니다. 적외선은 시간의 가장자리에 남은 별의 유일한 특징이기 때문입니다. 그 빛조차도 너무 희미해서 거울이 이미지를 나타내기 위해 몇 시간 동안 응시해야 할 것입니다.

스콧 베일리: 얼마나 자신감이 있습니까?

AMY LO: 제 직업은 걱정하는 것입니다. 개인적으로 나는 우리가 모든 것을 생각했다고 확신합니다.

이 모든 것을 생각하는 데 25년이 넘는 시간과 100억 달러가 걸렸습니다. 엔지니어 Amy Lu가 문제를 설명했습니다.

AMY LO: 제 생각에 가장 큰 엔지니어링 과제는 Webb의 광학 장치, 거울 및 기기를 보호할 수 있는 선바이저를 구축하는 것이었습니다. 크지만 가벼운 것을 어떻게 만들 수 있습니까?

선스크린은 Webb를 시원하고 어둡게 유지합니다. 태양이나 지구의 적외선 열은 망원경의 눈을 멀게 할 것입니다. Gossamer Foil로 만든 5개의 레이어는 mylar 생일 풍선과 다르지 않습니다.

AMY LO: 태양을 향하는 층이 첫 번째 층이고 첫 번째 층이 화씨 약 230도까지 올라갑니다. 따라서 머랭을 요리하거나 이와 유사한 것을 요리하려는 경우와 같이 매우 따뜻한 오븐입니다.

스콧 베일리: 망원경 측면에서요?

AMY LOW: 망원경 쪽의 온도는 화씨 영하 370도입니다.

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Scott Bailey: 약 600도의 차이가 있습니다. 방열판의 한쪽과 다른 쪽 사이.

AMY LO: 예, 이 레이어만으로 이 작업을 수행할 수 있다는 것이 놀랍습니다.

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에이미 루

공학은 놀랍지만 과학은 우주를 드러낼 수 있습니다. 빅뱅이 시작된 이래로 시간의 화살은 거의 140억 년 동안 날아갔습니다. Webb는 최초의 1억인 유아 우주로 돌아가는 길을 볼 수 있습니다. Amber Straaughn은 이 프로젝트의 천체 물리학자입니다.

Amber Straaughn: 망원경은 정말 타임머신입니다. 말 그대로 과거를 볼 수 있게 해줍니다. 그 이유는 빛이 이동하는 방식의 특성 때문입니다. 햇빛이 지구에 도달하는 데 걸리는 시간은 약 8분입니다. 따라서 우리는 8분 전의 태양을 봅니다. 그리고 그 우주에서 앞으로 나아가는 것에 대해 생각할 수 있습니다.

Scott Bailey: 그래서 우리가 별 아래를 걷고 위를 볼 때 오늘날처럼 별이 보이지 않습니다. 우리는 그것들이 수백만 년 전에 있었던 것처럼 보입니다.

호박색 빨대: 물론입니다.

Scott Bailey: 빛이 땅에 닿는 데 너무 오랜 시간이 걸렸기 때문입니다.

호박색 빨대: 네, 물론입니다.

Scott Bailey: 우리는 우주에 대해 얼마나 알고 있습니까?

Amber Straaughn: 우리가 아는 모든 것, 우리가 볼 수 있는 모든 것, 당신과 나, 이 행성의 모든 것, 수천억 개의 다른 은하, 이 모든 것이 우주의 약 5%를 구성합니다. 나머지 95%, 우리는 그것이 무엇인지 전혀 모릅니다.

95% – 미지의 – 유령처럼 우리를 사방에 둘러싸고 있습니다. 거의 전체 우주는 물리학자들이 절망적으로 부르는 암흑 물질과 암흑 에너지로 구성되어 있습니다. 이전에 과학자들은 은하가 어떻게 형성되고 움직이는지에 대한 가장 좋은 설명이기 때문에 은하가 존재해야 한다고 결론지었습니다.

Amber Straw: 그래서 우리는 암흑 물질이 우주의 일종의 비계라는 것을 압니다. 그것은 – 은하가 앉아있는 구조입니다. 암흑 물질이 없다면 은하도 없을 것이고 우리도 없을 것입니다.

Scott Bailey: Webb 망원경은 암흑 물질에 대해 무엇을 보여줄 수 있습니까?

Amber Straaughn: 마치 140억 년 된 우주 이야기가 있는 것 같지만 첫 번째 장을 놓치고 있습니다. Webb는 빅뱅 이후에 형성된 최초의 은하를 볼 수 있도록 특별히 설계되었습니다. 이제 은하는 탄생하고 시간이 지남에 따라 진화하고 변화합니다. 이런 식으로 은하는 암흑 물질에 결정적으로 의존해야 합니다. Webb를 통해 은하의 진화를 더 자세히 관찰할 수 있습니다.

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호박색 빨대

발견의 약속은 이미 위험한 여정에서 Webb를 보호했습니다. 7년 전에 출시될 예정이었지만 지연은 야심 찬 기계로 인해 발생합니다. 비용 초과로 인해 Webb는 2011년 하원 세출 위원회에 의해 폐지되었지만 상원에서 저장되었습니다. 그의 이름을 딴 제임스 웹은 1960년대에 과학을 최우선 과제로 삼았던 NASA의 수장입니다.

– Scott Bailey: 스테이크는 무엇이며 Webb와 함께 그 로켓에 타고 있는 것은 무엇입니까?

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Bill Ochs: 무엇이 위태로운지에 대해 이야기할 때 Webb와 같은 힘든 일을 맡아 성공하는 것은 NASA의 명성입니다.

이 프로그램은 Bill Ochs와 Greg Robinson이 진행합니다. Ochs는 Hubble의 엔지니어였습니다. Robinson은 NASA에서 품질과 성능을 감독했습니다.

Greg Robinson: 대담하고 우리가 추구하는 과학을 얻고 싶다면 투자를 해야 합니다. 그리고 그것은 두 가지 큰 천체 물리학 질문에 답할 것입니다. 우리는 어디에서 왔으며 우리는 혼자입니까? 우리는 이러한 결과를 달성하기를 기대합니다.

Scott Bailey: 웹이 작동할까요?

그렉 로빈슨: 네, 그럴 겁니다. 나는 매우 높은 자신감을 가지고 있습니다.

Bill Oaks: 100% 확신합니다.

Scott Bailey: 왜 100% 확신합니까?

Bill Ochs: 수년간 우리가 겪었던 테스트와 내가 겪은 엔지니어링 유형을 볼 때 이것이 효과가 있을 것이라는 확신을 갖게 되기 때문입니다.

Scott Bailey: 가장 걱정되는 것은 무엇입니까?

Bill Oaks: 망원경이 완전히 열리는 것이 당신의 관심사입니다.

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빌 옥스와 그렉 로빈슨

천문대는 너비가 16피트에 불과한 Ariane 5 로켓으로 접혀야 했으며 오늘날에는 장미 꽃봉오리처럼 단단히 감겨 있습니다. 비행 중에는 40개 이상의 시스템이 완벽하게 작동해야 합니다. 에이미 루(Amy Lou)의 한 번도 발명되지 않은 자외선 차단제를 포함합니다.

Scott Bailey: 5개의 레이어를 접어서 핀으로 고정합니다. 핀이 몇 개입니까?

AMY LO: 이 장치 중 107개와 UPS라고 하는 이 섀시에 설치된 5개 레이어 모두를 고정하는 멤브레인 분리 핀이 있습니다. 총 107.

– Scott Bailey: 그리고 그것이 펼쳐지면서, 그 중 얼마나 많은 것이 실패할 수 있습니까?

AMY LO: 아무것도 아닙니다.

스콧 베일리: 아무것도요?

AMY LO: 아무것도 아닙니다.

스콧 베일리: 아무도?

AMY LO: 아무도 없습니다.

Scott Bailey: 말 그대로 오류의 여지가 없습니다.

AMY LO: 우리는 그것들이 모두 궤도에 진입하는지 확인하기 위해 많은 분석을 하고 있습니다.

그 못에 100억 달러가 들어갑니다. 340마일 높이의 허블 망원경은 렌치로 접근할 수 있습니다. 백만 마일 떨어진 Webb는 고칠 수 없습니다. Bill Ochs는 문제가 발생하면 비상 계획이 있다고 말했습니다.

Bill Ochs: 우리는 알고리즘을 개발했습니다. 기본적으로 이것을 발광이라고 부르고 망원경을 약간 흔들면 앞뒤로 움직일 수 있습니다. 그래도 작동하지 않으면 자이로라고 하는 또 다른 장치가 있습니다. 이 자이로 장치는 실제로 망원경을 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전시켜 사물을 흔들어 놓을 수 있습니다.

Scott Bailey: 하드웨어가 작동하지 않을 때 내가 하는 대로 하면 흔들릴 것입니다.

Bill Oaks: 예, 예, 똑같이 하십시오.

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하이디 해밀

107개의 핀이 풀려지고 미러가 동기화되고 10,000개가 제대로 작동하면 Webb는 회전 및 포인팅에 대해 약 10년의 연료로 제한됩니다. 캐나다는 Webb를 원거리 및 근거리에 있는 불가사의로 안내하는 타겟팅 시스템에 기여했습니다. 전 세계적으로 천 명이 넘는 천문학자들이 망원경 시간을 놓고 경쟁하고 있습니다. 하이디 해밀에게 100시간이 주어졌다.

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하이디 해밀: 질문이 많습니다. 나의 특별한 초점은 우리 태양계의 것들입니다.

해밀은 빛이 정보로 가득 차 있다고 말했습니다. Webb는 빛의 파장을 분석하여 장소의 화학적 성질을 결정할 수 있습니다.

하이디 해밀: 화성 대기의 수분 함량은 무엇이며 시간이 지남에 따라 어떻게 변합니까?

해왕성의 상층 대기에서 화학 반응을 일으키는 원인은 무엇입니까? 목성이나 토성의 위성에서 물이 나오는지 볼 수 있습니까? 대답하고 싶은 질문은 무한합니다.

천체 물리학자 Natalie Batalha도 웹에서 시간을 보냅니다. 당신은 우리 태양계 밖의 행성을 보게 될 것입니다.

Natalie Batalha: 평균적으로 은하계의 모든 별에는 적어도 하나의 행성이 있습니다. 이것은 은하계에 별보다 더 많은 행성이 있다는 것을 의미합니다. 수십억 개의 행성.

그리고 거기에 너무 많은 행성이 있기 때문에 Batalha는 Webb가 화학 및 삶의 조건과 함께 일부를 찾을 수 있다고 확신합니다.

Natalie Batalha: 하나의 행성계가 있고, 별은 그 주위를 도는 7개의 행성이 있습니다. 그리고 그 별은 불과 40광년 떨어져 있으므로 연구하기에 좋은 목표입니다. 그것은 내가 생명체가 존재할 수 있는 골디락스 지대라고 부르는 지구 크기의 행성 3개가 있습니다.

스콧 베일리: 너무 덥지도, 춥지도 않습니다.

Natalie Batalha: 바로 그 생각입니다. 예. 이것은 또한 Webb를 사용하여 알게 될 첫 번째 목표 중 하나입니다. 그리고 우리가 볼 수 있는 것은 대기에 이산화탄소가 있습니까? 온실 가스는 무엇입니까? 메탄과 함께 이산화탄소가 존재하는 이유는 그것이 지구에 있기 때문입니다. 따라서 이러한 화학적 구성 요소를 살펴봄으로써 우리가 “거주 가능 영역”이라고 부르는 행성이 아니라 실제로 거주 가능 환경인 경우 일부를 함께 쪼갤 수 있습니다.

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나탈리 배틀

Scott Bailey: 누군가가 “그게 왜 중요한가요?”라고 물을 수도 있습니다.

Natalie Batalha: 종말점은 우주의 외로움을 끝내는 것입니다. 우리는 그곳에 생명체가 있는지 알고 싶습니다.

Scott Bailey: 연구원의 관점에서 Webb는 진화적입니까 아니면 혁명적입니까?

Natalie Batalha: 새로운 기술을 우주에 적용하거나 다른 눈으로 우주를 바라볼 때마다 혁명적인 것을 배웁니다. 당신이 기대하지도 않았을 것입니다. 그 놀라움이 무엇인지는 모르겠지만 기술은 혁신적입니다. 우리를 놀라게 할 엄청난 놀라움이 있을 것입니다.

ESA 로켓을 타고 문앞에 있는 Webb. Amy Lou를 포함한 일부는 태양 주위를 도는 자신의 정거장까지 한 달 간의 여정을 펼치는 동안 숨을 참을 수 있습니다. 첫 번째 이미지는 약 6개월 안에 보이지 않는 적외선에서 헤드라인에 적합한 이미지로 변환됩니다. 확률은 우리가 보는 것과 같이 이해하지 못할 것입니다. 바로 그 정의가 놀라움입니다.

아론 와이즈 제작. 공동프로듀서, 이안 플레킹거. CBS 뉴스 공간 분석가, William Harwood. 방송 지원 미셸 카림. Michael Mongola가 편집했습니다.

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