화성 탐사 로버가 보내오는 사진, 태양계 밖으로 날아간 보이저(Voyager) 탐사선의 신호까지—사람이 직접 가지 않고도 먼 우주를 탐사할 수 있는 것은 모두 전파 통신 덕분입니다.
전파는 빛과 같은 빠른 속도로 이동하지만, 우주는 상상하기 힘들 만큼 넓습니다. 그래서 탐사선이 아주 멀리 있으면, 신호가 아무리 빨라도 도착하는 데 꽤 긴 시간이 걸립니다. 아래 버튼을 눌러 대상별로 신호가 도착하는 데 걸리는 시간을 비교해 보세요.
대상을 선택하면 실제 거리와 신호 도달 시간을 계산해 보여줍니다.
멀리서 오는 전파는 이동하는 동안 사방으로 퍼지기 때문에, 지구에 도착할 때는 매우 희미해져 있습니다. 그래서 우주 탐사선과 통신할 때는 지름이 수십 m나 되는 거대한 전파망원경(안테나)을 사용해 아주 약한 신호까지 정밀하게 모아 받습니다. 이런 용도로 세계 곳곳에 설치된 대형 안테나 네트워크를 심우주통신망(DSN)이라고 부릅니다.
더 희미한 신호까지 잡아내려면 망원경을 더 크고, 더 많이 만들어야 합니다. 이를 위해 여러 나라가 힘을 모아 짓고 있는 것이 SKA(Square Kilometre Array, 스퀘어 킬로미터 전파망원경)입니다. SKA천문대(SKAO)는 남아프리카공화국에는 커다란 접시형 안테나 수백 대를(SKA-Mid), 오스트레일리아에는 움직이는 부분이 없는 막대 모양 안테나 수십만 개를(SKA-Low) 건설하고 있으며, 두 곳의 안테나를 모두 합치면 전파를 모으는 면적이 1제곱킬로미터에 이르는 것을 목표로 합니다.
SKA도 KVN처럼 여러 대의 안테나가 받은 신호를 컴퓨터로 정밀하게 합쳐 하나의 거대한 망원경처럼 작동시키는 원리를 사용합니다. 다만 규모가 훨씬 커서, 우주 초기에 별과 은하가 막 태어나던 시기에 퍼져 있던 수소 가스의 흔적을 지도로 그리거나, 펄서를 이용해 아인슈타인의 중력 이론을 검증하고, 정체를 알기 힘든 순간적인 초강력 전파 신호인 고속전파폭발(FRB)을 관측하는 등 지금까지는 보기 어려웠던 우주의 모습까지 밝혀낼 것으로 기대됩니다.
우리나라도 SKA 프로젝트에 참여하고 있습니다. 한국천문연구원(KASI)은 국내 연구자들의 SKA 참여를 돕고 관련 연구 역량을 키우기 위해 SKA Korea라는 협력 모임을 운영하고 있습니다. SKA Korea는 SKA의 여러 과학 연구 분과(과학 워킹그룹) 활동에 참여하고, SKA가 쏟아낼 방대한 관측 자료를 나누어 처리·보관하는 국제 데이터 허브 네트워크인 SRCNet의 한국 거점(Korea SRC) 구축에도 힘을 보태고 있습니다. 더 자세한 내용은 SKA Korea 홈페이지에서 확인할 수 있습니다.
지구 밖 탐사선과의 통신도 함께 알아봅니다.