지름 6㎜의 초소형 부품으로 태양의 자기장을 단 한 번의 촬영으로 포착할 수 있는 혁신적인 망원경 기술이 개발됐다.
미국 캘리포니아대 샌디에이고 캠퍼스(UC San Diego) 연구팀은 BAE 시스템스와 공동으로 '메타표면'을 이용한 신형 광학 부품을 개발하고, 이를 통해 태양 관측에 성공했다고 10일(현지시간) 국제학술지 '사이언스 어드밴시스'에 발표했다.
메타표면은 빛을 기존 광학 장치로는 불가능한 방식으로 제어할 수 있도록 나노 구조로 설계된 장치다. 연구팀이 개발한 부품은 빛의 진동 방향인 '편광'을 측정하는 데 특화됐다.
태양 관측에서 편광 정보는 태양의 자기장을 파악하는 데 핵심적이다. 태양 자기장 활동을 정밀하게 관측하면 위성, 통신 시스템, 전력망에 막대한 피해를 줄 수 있는 코로나 질량 방출(CME)과 같은 태양 활동을 예측하는 데 도움이 된다.
기존 태양 망원경은 여러 방향의 편광 정보를 얻기 위해 부품을 회전시키며 여러 번 촬영해야 했다. 이 방식은 우주 공간에서 미세한 진동에도 이미지가 흐려질 수 있고, 이를 보정하기 위한 안정화 시스템 때문에 망원경이 복잡하고 비싸지는 단점이 있었다.
반면 새로 개발된 메타표면 부품은 들어오는 빛을 여러 편광 채널로 한 번에 분리한다. 덕분에 여러 번 촬영할 필요 없이 단 한 번의 '스냅샷'으로 모든 정보를 얻을 수 있다. 회전 부품이 없어 시스템이 더 단순하고 작아지며 비용도 절감된다.
연구팀은 개발한 부품을 BAE 시스템스에서 우주 발사와 운용 환경을 견딜 수 있는지 진동·온도 시험을 거쳐 검증했다. 이후 미국 국립대기연구센터(NCAR)와 협력해 뉴멕시코주의 던 태양 망원경에서 실제 태양 흑점의 자기장을 측정하는 데 성공했다.
연구팀은 이 관측 데이터가 미 항공우주국(NASA)의 태양역학관측위성(SDO)이 수집한 결과와 매우 유사했다고 밝혔다. 연구팀은 이 기술을 향후 태양 자기장 관측 우주 임무에 적용하기 위해 NASA에 관련 연구를 제안한 상태다.