우주에 멀리있는곳 사진은 어떻게 찍나요??

Question

가끔가다가 우리은하 크기나 멀리 떨어져있는 행성의 사진을 보여주는 다큐멘터리나 뉴스가 있던데 이러한 사진들은 어떻게 찍는건가요??

Answer 1

안녕하세요. 주영민 과학전문가입니다.

아래 내용을 참조하시길 바랍니다.

요약하자면, 별빛에서 나오는 적외선 에너지의 파장을 읽어서 사진화 시키는 겁니다.

제임스웹엔 근적외선에서 중적외선에 이르는 광범위한 범위의 적외선 관측 장비 4개가 탑재돼 있다. 이 장비들은 초당 28메가비트의 속도로 하루에 57.2GB 이상의 데이터를 수집하고 보낼 수 있다. 하루 2GB를 처리하는 허블의 약 30배다.

나사는 캘리포니아와 마드리드, 캔버라 3곳에 있는 안테나를 통해 관측 데이터를 받는다. 데이터가 지구까지 도착하는 데 걸리는 시간은 5초. 처음 받는 건 흑백 이미지가 포함된 이진법 파일이다. 우주망원경과학연구소의 제임스웹 이미지처리팀을 이끌고 있는 조지프 드파스콸(Joseph DePasquale)은 미국 언론 인터뷰에서 “처음 받는 이미지는 기본적으로 아무런 물체도 없는 검은 화면처럼 보인다”고 말한다.

그러나 온통 어둡게만 보이는 각 화소에는 미세한 음영의 차이가 있다. 밝기에 따라 0(검정색)에서 100(흰색)까지 값이 주어진다. 그 사이에 있는 값이 무려 6만5천가지나 된다. 이 음영 속에 상세한 데이터들이 숨어 있다. 어두울수록 많은 정보가 들어 있다.

Answer 2

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

우주 멀리 있는 곳의 경우, 가장 물리적인 방법은 직접 탐사선을 타고 인접한 곳으로 이동하여 촬영하는 방법이 있습니다.

하지만, 이는 쉽지 않는 방법이기 때문에 특수 망원경을 이용하여 관측을 하게 되는데 이 때 주로 사용하게 되는 망원경이 허블 우주 망원경이라는 종류 입니다.

Answer 3

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

허블망원경 성능

전체 길이 13.3m, 무게 11.6t으로 크기가 대형버스 정도인 허블망원경에는 렌즈 직경이 2.4m인 광학망원경과 적외선망원경 등 각종 관측시설이 설치돼 있다. 허블망원경 주경(主鏡)은 카세그레인식 반사망원경으로 지름이 2.4m에 불과하지만, 대기의 영향이 없기 때문에 상의 흐릿함이나 흔들림이 없어서 팔로마 천문대의 직경 5m짜리 반사망원경보다 우수한 성능을 가졌다. 천체로부터 나오는 빛이 반사거울에서 모여 카메라로 보내지고 분석을 거친 영상은 전파로 바뀌어 지구로 전송된다.

망원경의 시력은 육안의 100억배로 1만 6,000㎞ 멀리서 반짝이는 반딧불을 탐지할 수 있을 정도로 알려져 있다. 허블에는 6개의 자이로스코프(회전의)가 부착되어 있는데 자이로스코프는 망원경의 중심을 잡는 한편 수십 광년 떨어진 천체를 포착하도록 초점을 맞추는 기능을 한다. 이에 따라 ‘빅뱅(big ban)’ 즉, 대폭발 이후 빛의 통과가 가능할 정도로 우주공간이 투명해진 약 5억 년이 지난 시점부터, 우주 중심에서 초속 18만 6,000마일(mile)의 속도로 막 지구에 도착하기 시작한 빛까지 포착할 수 있게 되었다.

Answer 4

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.멀리 있는 우주의 사진을 찍기 위해서는 매우 큰 망원경과 장시간 노출이 필요합니다. 망원경은 천체의 빛을 모아서 확대하여 보여주는 장치입니다. 장시간 노출은 카메라의 셔터막을 오랫동안 열어두는 것을 말합니다. 장시간 노출을 하면 천체에서 오는 빛을 더 많이 받아들일 수 있기 때문에, 더 밝고 선명한 사진을 찍을 수 있습니다.

지구에서 멀리 있는 우주의 사진을 찍기 위해서는 우주 망원경을 사용합니다. 우주 망원경은 지구의 대기권 밖에 위치하기 때문에, 대기의 왜곡을 받지 않고, 더 선명한 사진을 찍을 수 있습니다.

대표적인 우주 망원경으로는 허블 우주 망원경, 제임스 웹 우주 망원경, 스피처 우주 망원경 등이 있습니다. 허블 우주 망원경은 1990년에 발사되었으며, 우주의 별과 은하, 행성 등의 사진을 찍었습니다. 제임스 웹 우주 망원경은 2021년에 발사되었으며, 우주의 초기 우주와 행성의 형성과정을 연구하는 데 사용되고 있습니다. 스피처 우주 망원경은 적외선을 감지할 수 있는 망원경으로, 우주의 가스와 먼지를 연구하는 데 사용되었습니다.

Answer 5

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

우주에 멀리 있는 곳의 사진을 찍기 위해서는 천문학 관측 장비와 우주 탐사 미션을 활용해야 합니다. 우주 탐사 미션은 인공위성, 우주 로봇, 우주 비행기 등을 통해 우주로 직접 보내어 탐사하고 사진을 촬영합니다.

대표적인 우주 탐사 미션 중 하나인 허블 우주 망원경은 많은 멀리 떨어진 천체들의 사진을 찍어오는 데 사용됩니다. 허블 우주 망원경은 지구의 대기를 거치지 않고 우주에서 직접 찍힌 사진을 전송하여 고품질의 천체 사진을 제공합니다.

또한, 우주 탐사 미션 중에서는 화성, 태양, 달 등 태양계의 다른 천체들을 탐사하고 사진을 찍는 우주 탐사선들도 있습니다. 이들은 각 천체의 특정 지점에 도달하여 카메라를 사용하여 사진을 촬영하는 방식으로 우주의 멀리있는 곳의 사진을 얻을 수 있습니다.

Answer 6

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

우주망원경은 지구를 자전하며 이동하는 것이 사진 촬영에 어려움을 줄 수 있습니다.

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하지만, 우주망원경은 이를 보완하기 위해 방사선들을 사용하여 이동하는 속도를 보정하고, 이미지 촬영 시 화상처리 기술을 사용하여 밝기와 대조를 조절하여 우주사진을 촬영할 수 있습니다. 추가적으로, 우주망원경은 일정 각도로 회전하며 사진을 찍는 기술도 사용하기도 합니다.