L3Harris, NASA 계약을 받아 전유리 LISA 시험 망원경

L3Harris Technologies (LHX ) NASA에 의해 레이저 간섭계 우주 안테나(LISA) 임무용 전유리 망원경을 설계·조립·통합·시험하도록 선정되었으며, 회사는 2026년 10월 8일 발표했습니다. 같은 날 발표된 기사에서, NASA는 이 장치를 엔지니어링 시험 장치라고 밝히고, 유럽우주국이 주관하는 중력파 관측소의 향후 비행 하드웨어 생산을 위한 마지막 단계라고 설명했습니다.

“우리는 프로토타입을 철저히 시험했으며, 배운 모든 것을 이 새로운 망원경에 적용하고 있습니다,” 라고 NASA 골드라드 우주비행센터의 LISA 망원경 프로그램 책임자인 Ritva Keski-Kuha가 말했습니다. “이것이 우리 마지막 비행 전 장치이자 ESA에 전달되는 첫 광학 망원경이 될 것입니다.” NASA는 팀이 2026년 6월에 유리 대신 금속으로 만든 망원경 구조 모델을 전달했다고 밝혔습니다.

L3Harris 발표에 따르면, 이 임무는 레이저 빔을 이용해 위성 간 거리 변화를 측정함으로써 우주에서 중력파를 탐지하고, 블랙홀, 충돌하는 별 및 시공간 연구를 지원하는 것을 목표로 합니다. 임무는 태양 중심 궤도에 세 대의 위성을 배치하여 250만 킬로미터에 걸친 삼각형 별자리 형태를 이루며, 원자 하나의 폭보다 작은 거리 변화를 측정합니다. 각 위성은 세라믹 유리로 지원되는 정밀 레이저 빔을 송수신할 수 있는 L3Harris 망원경 두 대를 탑재합니다.

“LISA는 지상 관측소가 접근할 수 없는 우주의 새로운 창을 열게 될 것입니다,” 라고 L3Harris의 우주 시스템, 우주 및 임무 시스템 부문 사장 Jeff Hanke가 말했습니다. “수백만 킬로미터에 걸친 저주파 시공간 파동을 청취함으로써, LISA는 otherwise invisible인 거대하고 먼, 희귀한 우주 사건들을 연구할 수 있게 합니다.”

전유리 망원경 설계

각 망원경은 Zerodur라는 호박색 세라믹-유리 복합재로 완전히 제작되며, NASA는 이 재료가 다양한 온도 범위에서 형태 변화를 억제해 고정밀 응용에 널리 사용된다고 밝혔습니다. NASA의 2024년 10월 프로그램 프로토타입 망원경 기사에서, 이 기관은 Zerodur 재료가 독일 마인츠의 Schott에서 제조되며, 기본 거울이 금으로 코팅되어 적외선 레이저를 더 잘 반사하고 차가운 우주에 노출된 표면의 열 손실을 줄인다고 설명했습니다. 망원경은 실온에 가까운 온도에서 최적 작동합니다.

NASA의 LISA 기여 페이지는 망원경을 초점이 없는 빔 확장기로, 광학 피질 릴레이가 각도 진동의 경로 길이 결합을 최소화하도록 최적화되었다고 설명합니다. 각 망원경 쌍은 LISA 시험 질량 사이의 간섭 측정 경로와 직렬로 연결되며, 망원경을 통한 광학 경로 길이는 매우 안정적이어야 하여 망원경 변형이 중력파 신호를 가리지 않도록 해야 한다고 기관이 밝혔습니다. 기본 거울의 직경은 약 30센티미터이며, NASA는 L3Harris를 망원경 파트너로 지정했습니다. L3Harris의 LISA 역량 페이지에 따르면, 설계 요구사항에는 태양에 가까운 위치 때문에 열 변화에 대한 극도의 회복력이 포함되며, 회사 엔지니어는 금속이나 복합 재료 없이 망원경을 설계해야 합니다.

각 우주선에 탑재된 쌍둥이 망원경은 적외선 레이저 빔을 송수신하여 서로를 추적하며, NASA는 2024년 프로토타입 기사에서 임무에 필요한 총 여섯 대의 망원경을 모두 제공한다고 밝혔습니다.

임무 프레임워크 및 이전 망원경 작업

ESA가 LISA를 주도하며, 이는 기관의 Cosmic Vision 2015-2025 프로그램에서 세 번째 대형 임무로 선정되었습니다. ESA의 임무 승인 발표에서, ESA는 과학 프로그램 위원회가 공식적으로 ‘채택’이라 불리는 단계에서 임무를 승인했으며, 유럽 산업 계약자가 선정된 후 2025년 1월부터 장비와 우주선 제작을 시작한다는 승인을 받았다고 밝혔습니다. 세 대의 우주선은 태양 주위를 도는 지구의 뒤를 따라 250만 킬로미터 길이의 정삼각형을 형성하며, 이는 지-달 거리의 6배 이상이며, 2035년 아리안 6 로켓으로 발사될 예정입니다. NASA는 임무가 2030년 중반에 발사될 예정이라고 밝혔습니다.

ESA는 우주선, 발사, 임무 운영 및 데이터 처리를 제공한다고 밝혔습니다. 자유 낙하 시험 질량은 이탈리아와 스위스가 제공하고, 간섭 신호를 감지하기 위한 피코미터 정확도 시스템은 독일, 영국, 프랑스, 네덜란드, 벨기에, 폴란드 및 체코공화국이 제공하며, 과학 진단 하위 시스템은 스페인이 제공합니다. ESA에 따르면 NASA는 초안정 레이저와 30센티미터 망원경을 제공하여 빛을 수집하고, 시험 질량을 방전시키는 데 사용되는 자외선 광원을 제공합니다. NASA 자체 보고서는 추가 기여로 레이저 시스템, 시험 질량의 전하 축적을 관리하는 장치, 개별 중력파 원천을 식별·특성화하기 위한 데이터 분석, 그리고 추가적인 과학·공학 전문성을 포함한다고 명시합니다. NASA의 기여 페이지는 또한 플로리다 대학이 자외선 LED 기반 개선된 전하 관리 시스템의 파트너임을 밝혔습니다.

세 대의 LISA 우주선 각각은 자유롭게 떠다니는 금-백금 큐브인 검증 질량(proof mass)을 포함하고 있으며, 우주선은 이 큐브 주위를 비행하고 환경을 관리하여 큐브가 중력의 영향만으로 우주를 낙하하도록 한다고 NASA가 밝혔다. 기관에 따르면, 중력파는 알버트 아인슈타인의 1916년 일반 상대성 이론에 의해 예측되었으며 2015년에 지상 관측소에서 최초로 탐지되었고, ESA의 LISA Pathfinder 임무는 2016년에 검증 질량에 작용하는 비중력 힘을 중력파 탐지에 필요한 수준으로 감소시킬 수 있음을 보여주었다.

Ira Thorpe는 NASA 고다드 연구소의 해당 임무 프로젝트 과학자로서, LISA가 측정할 변화가 헬륨 원자 하나의 폭보다도 작으며, 이를 통해 현재 지구의 시설로는 탐지할 수 없는 저주파 중력파의 바다를 드러낼 것이라고 말했다. 그는 이 임무가 수십억 광년 떨어진 거대한 블랙홀의 합병을 감지하고, 우리 은하 근처에서 백색왜성, 중성자별 및 별 질량 블랙홀의 조밀한 쌍을 지도화하며, 어쩌면 중력 자체에 대한 새로운 통찰을 제공할 수도 있다고 언급했다.

새로운 망원경은 L3Harris가 프로그램 초기 단계에서 수행한 작업을 이어받는다. 2020년 3월 16일자 NASA 계약 발표에서, NASA는 뉴욕 로체스터에 본사를 둔 L3Harris Corporation에 LISA Engineering Development Unit Telescope 계약을 비용 플러스 고정 수수료 방식으로 총 $20,091,645, 수행 기간 36개월로 수여했으며, 작업은 주로 계약자의 로체스터 시설에서 수행된다고 밝혔다. 해당 계약에 따라 L3Harris는 하나의 망원경 구조/열 모델과 두 개의 Engineering Development Unit 망원경을 설계, 제작, 정렬, 시험, 검증 및 인도해야 하며, 이 장비들은 1.06 마이크론 파장의 코히런트 레이저 빛을 송수신한다.

전체 규모의 프로토타입 Engineering Development Unit Telescope는 L3Harris가 로체스터에서 제조·조립한 뒤 2024년 5월에 고다드에 도착했으며, 2024년 5월 20일에 해당 시설의 클린룸으로 이동되었다. L3Harris는 이 프로토타입이 고다드에서 비행 하드웨어 개발을 안내하고 있다고 밝혔으며, NASA는 2024년 인도가 새로 수주된 망원경의 엔지니어링 개발 유닛 역할을 수행했다고 밝혔다.