미국 - 이크바리 뉴스 통신사
NASA의 '우주 위치 결정 시스템': 허블 긴장에 대한 대담한 제안
우주론, 즉 우주의 기원, 진화 및 대규모 구조에 대한 연구는 현재 '허블 긴장'으로 알려진 중대한 수수께끼와 씨름하고 있습니다. 이 불일치는 허블 상수로 정량화되는 우주 팽창 속도에 대한 상반된 측정값에서 비롯됩니다. 우주 마이크로파 배경 복사(CMB) 관측은 약 67.4 km/s/Mpc의 값을 시사하는 반면, 세페이드 변광성 및 초신성과 같은 표준 촉광을 이용한 독립적인 측정은 약 73 km/s/Mpc에 더 가까운 더 높은 값을 산출합니다. 이 지속적인 차이는 우리의 근본적인 우주론적 모델에 도전하며 우주 거리와 우주의 나이에 대한 우리의 이해에 영향을 미칩니다.
혁신적인 해결책을 모색하는 과정에서 NASA의 첨단 개념 연구소(NIAC)는 획기적인 제안을 상세히 설명하는 1단계 보고서를 발표했습니다. 바로 우주 위치 결정 시스템(CPS)입니다. 이 야심찬 개념은 태양계의 외곽 지역에 전략적으로 배치된 5개의 정교한 위성 네트워크를 구상합니다. CPS의 주요 목표는 허블 긴장에 대한 잠재적 해결책을 제공하면서, 우주 거리를 전례 없는 정확도로 측정하는 방법을 확립하는 것입니다.
Read Also
CPS의 작동 원리는 지상 GPS 기술에서 영감을 얻었지만 천문학적 규모로 확장되었습니다. 이 5개의 위성은 20~100 천문 단위(AU) 범위의 상당한 기선 길이를 형성하도록 배치될 것입니다. 이는 지구와 태양 사이의 거리보다 훨씬 깁니다. 삼각 측량과 유사한 기술을 활용하여, 시스템은 위성 사이를 여행하는 광자(photon)와 같은 신호가 걸리는 시간을 정밀하게 측정할 것입니다. 충분히 긴 기선과 극도로 정확한 시간 측정 메커니즘을 통해 CPS는 멀리 떨어진 천체까지의 거리를 직접적이고 정밀하게 측정할 수 있게 하여, 기존 우주론적 측정에 대한 중요한 독립적인 검증을 제공할 것입니다.
이러한 시스템을 배치하고 운영하는 데 관련된 공학적 과제는 상당합니다. 각 위성에는 8~9미터 직경의 거대한 전개형 안테나가 필요할 것입니다. 현재 로켓 페어링으로는 그렇게 큰 구조물을 수용할 수 없기 때문입니다. 무선 안테나는 광학 또는 적외선 장비만큼 표면 정밀도를 요구하지는 않지만, 열 잡음을 최소화하기 위해 약 20 켈빈(-253°C 또는 -423°F)의 매우 낮은 작동 온도를 필요로 합니다. 외곽 태양계에서 태양으로부터의 먼 거리가 수동 냉각에 도움이 되겠지만, 능동 냉각 시스템도 필수적일 수 있습니다.
CPS의 중요한 구성 요소 중 하나는 시간 측정 시스템입니다. 프로젝트 팀은 이전에 비행 경험이 있는 NASA의 심우주 원자 시계(Deep Space Atomic Clock)를 소형화하고 에너지 효율적으로 만든 버전을 사용할 것을 제안합니다. 외곽 태양계에서 이용 가능한 제한된 태양 에너지를 고려할 때, 전력 관리가 가장 중요합니다. 신호가 지구로 전송되기 전에 전체 신호 대역폭을 포착하기 위해 고속 아날로그-디지털 변환기의 사용을 가능하게 하는 전력 보충을 위해 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)가 필요할 가능성이 높습니다.
허블 긴장을 해결하는 주요 목표를 넘어, CPS는 다양한 이차 과학 연구를 위한 다목적 플랫폼을 제공합니다. 연구자들은 빠른 전파 폭발(FRB)의 미묘한 왜곡을 관찰함으로써 암흑 물질의 분포와 덩어리짐을 잠재적으로 탐사할 수 있습니다. 또한 이 시스템은 초거대 블랙홀 쌍성의 병합으로 생성되는 것을 포함하여 초저주파 중력파를 감지할 수 있을 것입니다. 더욱이, 위성 자체의 중력 영향에 대한 정밀한 측정은 카이퍼 벨트의 질량 분포에 대한 통찰력을 제공하고, 가설상의 '9번째 행성'의 존재를 검증하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Related News
NIAC의 역할은 최첨단 개념을 평가하는 것이며 모든 제안이 성공하는 것은 아니므로 기대를 조절하는 것이 중요합니다. CPS는 아직 추가 자금을 확보하지 못했으며 미래 개발은 불확실합니다. 그러나 이 보고서는 특정 기술적 장애물이 극복된다는 가정 하에, 해당 개념의 운영상 실행 가능성을 확립합니다. 이 개념적 청사진은 야심찬 시스템이 적어도 이론적으로는 달성 가능하며 우주에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으킬 수 있음을 보여주는 중요한 단계입니다.
