아레시보 천문대

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1. 개요
2. 역사
3. 주요 시설
4. 주요 과학적 발견
참조

1. 개요

아레시보 천문대는 미국 국방부의 미사일 방어 프로그램의 일환으로 건설되어 1963년 푸에르토리코에 공식 개소했다. 305m의 전파망원경을 주 시설로, 레이더 천문학, 전파 천문학, 외계 지적 생명체 탐색(SETI) 프로그램 등 다양한 연구에 활용되었다. 1970년대 이후 NASA의 지원과 NSF의 재정 지원을 받았으나, 2000년대 들어 재정 지원이 축소되었고, 2020년 케이블 파손으로 망원경이 붕괴되었다. 2022년 미국 국립과학재단은 망원경 재건 대신 교육 시설을 설립하여 천문대 기능을 유지하기로 결정했다.

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아레시보 천문대
지도 정보
기본 정보
아레시보 전파 망원경
위치	푸에르토리코 아레시보
관리 기관	미국 국립과학재단, 아나 G. 멘데스 대학교, 센트럴 플로리다 대학교
유형	곡면경
구경	305m
집광부	~73,000 m²
초점 거리	265.109 m
가대	주 반사경 고정, 부 반사경 궤도 설치
파장	라디오파 (3cm ~ 1m)
제작 년도	1963년
웹사이트	아레시보 천문대 공식 웹사이트
역사
건설	1963년
국립사적지 등재	2008년 9월 23일
건축 및 공학 정보
건축가	토마스 크리스티안 카바나
엔지니어	von Seb, Inc., 토마스 크리스티안 카바나 of Praeger-Kavanagh, Severud-Elstad-Krueger Associates
기타 정보
소행성 이름	(4337) 아레시보

2. 역사

아레시보 천문대는 냉전 시대에 미국 국방부(DoD) 고등연구계획국(ARPA)의 지원으로 건설되었다. 코넬 대학교와 미국 공군의 지원을 받아^[37] 직경 305m의 구면 반사면은 카르스트 지형의 움푹 들어간 곳을 이용하여 만들어졌다. 3개의 마스트에 높이 150m로 수신기가 매달린 고정식 안테나였으며, 레이더로도 사용되어 소행성 관측에 이용되었다. 한때 지구에 충돌할지도 모르는 소행성을 추적할 수 있는 지구상 유일의 천문대로 여겨지기도 했다.^[38]

지구 외 지적 생명체 탐색(SETI)과 관련이 깊으며, 1974년에는 M13으로 메시지를 보내기도 했다(아레시보 메시지). SETI@home에서는 1999년부터 2020년 3월 말까지 아레시보 천문대에서 수신된 전파 데이터 분석을 수행했다. 냉전 시대에는 달 표면 반사된 소련 등에서 온 전파를 수신하는 데에도 사용되었다.

2. 1. 건설 배경 및 초기 운영 (1960년대 ~ 1970년대)

미국 국방부(DoD) 산하 고등연구계획국(ARPA)은 미사일 방어 프로그램의 일환으로, 이온층을 통과하는 미사일을 탐지하는 방법을 모색했다. 1959년 11월 6일, 코넬 대학교는 대규모 이온층 레이더 탐침에 대한 개발 연구를 수행하기 위해 ARPA와 계약을 체결했다.^[6] 아레시보 천문대는 이러한 미사일 방어 연구 목적과 더불어 지구 이온층 연구 및 범용 전파 망원경으로서의 이중 용도를 위해 자금을 지원받았다. 망원경과 지원 시설 건설은 1960년 9월에 시작되어 1963년에 망원경이 가동되었다. 1963년 11월 1일, 망원경과 지원 관측소는 아레시보 이온층 관측소(Arecibo Ionospheric Observatory)로 공식 개소했다.^[7]

1969년 10월 1일, 관측소 소유권은 국방부에서 미국 국립과학재단(NSF)으로 이전되었다. NSF는 코넬 대학교를 관측소 기능 관리 기관으로 지정했다. 1971년 9월, NSF는 관측소의 이름을 국립 천문학 및 이온층 센터(National Astronomy and Ionosphere Center, NAIC)로 변경하고 연방 정부 지원 연구 개발 센터(FFRDC)로 지정했다.^[7] 미국 항공우주국(NASA)은 행성 레이더 임무를 지원하기 위해 NSF와 함께 관측소 자금 지원에 기여하기 시작했다.^[8]

2. 2. 운영 주체 변화 및 재정 지원 축소 (1980년대 ~ 2010년대)

1971년 9월, 미국 국립과학재단(NSF)은 관측소의 이름을 국립 천문학 및 이온층 센터(NAIC)로 변경하고 연방 정부 지원 연구 개발 센터(FFRDC)로 지정했다.^[7] NASA는 행성 레이더 임무를 지원하기 위해 NSF와 함께 관측소 자금 지원에 기여하기 시작했다.^[8]

2000년대 초, NASA는 아레시보 천문대에 대한 기여를 줄이기 시작하여 NSF에 시설 운영 자금 지원에 대한 압력을 더했다.^[9] 2006년, NSF는 아레시보에 대한 자금 지원을 크게 줄이고 잠재적으로 관측소를 폐쇄할 가능성을 처음으로 제시했다.^[10] 2007년 11월 22일 Technobahn 기사에 따르면, NSF는 당시 1050만달러였던 연간 예산을 내년부터 800만달러로 감축할 것이라고 발표했다.^[39] 또한 같은 기사에는 2011년 아레시보 천문대를 폐쇄한다는 내용이 있으며, 그 주요 원인으로 관측 시설(천문대)의 거점이 지상에서 우주(허블 우주 망원경 등)으로 이동한 것을 들고 있다.

학계와 정치인들은 아레시보의 폐쇄를 막기 위해 아레시보에 배정된 자금을 늘리기 위해 로비를 벌였고, NASA는 2011년에 근지구 천체 연구를 위해 자금 지원을 재개했다.^[11] 손실을 더 줄이기 위해 2011년 NSF는 아레시보를 FFRDC 목록에서 삭제하고 코넬 대학교를 운영 기관에서 제외한 후 SRI 인터내셔널이 이끄는 협력 팀으로 대체하여 관측소가 더 광범위한 프로젝트에 시설을 제공할 수 있도록 했다.^[12] 2012년 5월 12일 SRI 인터내셔널을 중심으로 아레시보 천문대를 운영하게 되었다는 통지가 있었다.

2014년 1월 13일 푸에르토리코에서 발생한 M6.4 규모의 지진으로 수신기를 매달고 있는 케이블이 파손되어 관측이 불가능하게 되었으나, 지진 발생 2개월 후인 3월 13일에 완전한 관측이 가능한 상태로 복구되었다.

2017년 4월 NSF가 연간 800만달러에 달하는 천문대 운영비를 200만달러로 감축할 의향을 보였다고 보도되었다. 2017년 허리케인 마리아로 인한 망원경 손상으로 NSF는 유지 관리 비용이 너무 많이 들자 다시 관측소 폐쇄 가능성을 고려했다.^[13]

2018년 2월 22일 중앙 플로리다 대학교, 메트로폴리탄 대학교, Yang Enterprises, Inc. 컨소시엄이 운영 관리를 인계받아 2014.9999999999998만달러의 자금으로 5년 이상의 운영을 시작할 예정이라고 발표했다.^[40] 또한, 시설 개선 등을 통해 운영의 현대화를 추진할 예정이었다. 중앙 플로리다 대학교(UCF)가 주도하는 컨소시엄이 나서서 관측소를 관리하고 운영 및 유지 관리 비용의 상당 부분을 부담하겠다고 제안했고, 2018년 NSF는 UCF 컨소시엄을 새로운 운영 기관으로 지정했다.^[14]^[15]

2. 3. 운영 재개 노력과 붕괴 (2018년 ~ 2020년)

2018년 중앙 플로리다 대학교(UCF)가 주도하는 컨소시엄이 운영 관리를 인계받아 5년 이상 운영할 예정이었다. 이들은 시설 개선 등을 통해 운영 현대화를 추진할 계획이었다.^[40] 그러나 2020년 8월 10일 오전 2시 45분(현지 시간), 전파망원경의 부경(副鏡)을 지탱하는 보조 케이블이 갑자기 끊어지면서 주경(主鏡)으로 떨어졌다. 이 사고로 주경에 30미터가 넘는 균열이 발생했고, 천문대 운영이 중단되었다. 같은 해 11월 6일에는 메인 케이블이 끊어져 다시 파손이 발생했다.^[41]

미국 국립과학재단(NSF)은 파손 및 노후화 정도가 심해 수리에 드는 비용과 안전 문제가 크다고 판단하여, 2020년 11월 19일 망원경 해체 계획을 발표했다. 하지만 산기슭의 천문대 시설 자체는 데이터 분석 등 연구를 위해 유지하기로 했다.^[42] 그러나 발표 후 반 달 만인 2020년 12월 1일 오전 7시 54분경(현지 시간), 남아 있던 메인 케이블이 끊어지면서 900톤의 플랫폼이 추락했다. 이로 인해 주경이 뚫리고 지지대 상부가 크게 부러지면서 망원경은 붕괴되었다.^[43]^[44]

2. 4. 붕괴 이후 (2020년 ~ 현재)

2020년 8월과 11월, 아레시보 천문대의 주 반사경을 지탱하던 케이블이 끊어졌다. 이로 인해 305m 크기의 접시 안테나가 심각한 손상을 입자, 미국 국립과학재단(NSF)은 전파망원경을 해체하기로 결정했다.^[46]^[47] 여러 엔지니어링 회사들은 케이블이 설계된 하중을 더 이상 견딜 수 없으며, 수리를 시도하는 것은 작업자들의 생명을 위협할 수 있다고 판단했다. 또한 수리를 하더라도 구조물의 장기적인 안정성에 문제가 생길 가능성이 높다고 밝혔다. 결국 2020년 12월 1일, 케이블이 끊어지면서 수신기가 추락하여 붕괴되었다.^[48]

미국 국립과학재단은 2022년에 망원경을 재건하는 대신 교육 시설을 설립할 것이라고 발표했다.^[17] 2023년에는 아레시보 C3 (Arecibo Center for Culturally Relevant and Inclusive Science Education, Computational Skills, and Community Engagement)라는 교육 센터를 설립하고 운영하기 위해 뉴욕의 콜드 스프링 하버 연구소, 메릴랜드 대학교 볼티모어 카운티 캠퍼스, 푸에르토리코 대학교 리오 피에드라스 캠퍼스, 사그라도 코라손 대학교가 선정되었다.^[18]^[19]

3. 주요 시설

아레시보 천문대는 2020년 12월 1일 붕괴된 직경 305m의 전파망원경을 중심으로 운영되었다. 이 외에도 초장기선 간섭계(VLBI)를 위한 지름 12m의 전파 망원경^[27], 주 망원경 붕괴 이후에도 연구가 계속되고 있는 LIDAR 시설^[28], 1997년에 문을 연 안헬 라모스 재단 방문자 센터가 있었다.

3. 1. 아레시보 전파망원경

아레시보 천문대의 주요 시설은 직경 305m의 거대한 전파망원경이었다. 주 반사경은 265m의 곡률 반지름을 가진 거꾸로 된 구형 돔 형태로, 카르스트 돌리네 안에 건설되었다.^[20]^[21] 반사경 표면은 각각 약 1by 크기의 구멍 뚫린 알루미늄 패널 38,778개로 구성되었고, 강철 케이블 그물망으로 지지되었다.^[20]

1963년 11월 완공된 이 망원경은 레이더 천문학, 전파 천문학 연구와 외계 지적 생명체 탐색(SETI) 프로그램에 활용되었다. 또한 NASA의 근지구 천체 탐지에도 사용되었다. 1974년에는 M13을 향해 메시지를 보내기도 했다(아레시보 메시지). SETI@home에서는 1999년부터 2020년 3월 말까지 아레시보 천문대에서 수신된 전파 데이터를 분석했다.

냉전 시대에는 달 표면 반사를 이용해 소련 등에서 온 전파를 수신하는 데 사용되기도 했다.

2006년경부터 미국 국립과학재단(NSF)의 망원경 지원금이 줄어들기 시작했고, 학계에서는 NSF와 의회에 망원경 지원을 계속해 줄 것을 청원했다. 마리아 허리케인 등 여러 차례의 허리케인으로 망원경 일부가 손상되면서 예산 문제는 더욱 심각해졌다.

2020년 8월과 11월, 두 차례의 케이블 파손으로 반사경이 손상되고, 매달린 플랫폼의 지지 구조물에 심각한 문제가 발생했다. NSF는 2020년 11월, 망원경을 해체하기로 결정했으나, 통제된 해체가 이루어지기 전인 2020년 12월 1일 오전 7시 56분경, 한 기둥의 나머지 지지 케이블이 끊어지면서 수신기 플랫폼이 반사경으로 추락해 망원경이 붕괴되었다.^[23]^[24]

NASA는 실패 원인 조사 결과, "낮은 소켓 설계 여유도와 높은 비율의 지속적인 하중이 예상치 못한 취약성을 드러내 아연 크리프 및 환경에 의해 장기간에 걸쳐 누적 손상과 아연/와이어의 점진적인 파손을 초래했다"고 밝혔다.^[25]

3. 2. 기타 시설

12m^영어 전파 망원경은 주 망원경과의 초장기선 간섭계(VLBI)를 위해 사용되었다.^[27] LIDAR 시설은 주 망원경 붕괴 이후에도 연구가 계속되고 있다.^[28]

3. 3. 안헬 라모스 재단 방문자 센터

1997년에 문을 연 안헬 라모스 재단 방문자 센터는 전파 망원경 운영, 천문학 및 대기 과학에 대한 대화형 전시물과 디스플레이를 갖추고 있다.^[29] 센터는 ''엘 문도'' 신문 소유주이자 텔레문도 설립자인 안헬 라모스를 기리기 위해 재단 이름을 따서 명명되었다. 재단은 방문자 센터 건설 자금 절반을 제공했으며, 나머지는 개인 기부금과 코넬 대학교에서 받았다.

센터는 카리브 천문학회와 공동으로^[30] 외계 행성, 천문 현상 및 발견(예: 아이손 혜성)에 관한 내용을 다루는 천문의 밤 행사를 일년 내내 개최한다. 센터의 목적은 천문학, 관측소 연구 성공 및 우주에 대한 대중의 관심을 높이는 것이다.

4. 주요 과학적 발견

아레시보 천문대는 냉전 시대에 소련 등에서 온 전파를 달 표면 반사를 통해 수신하는 데에도 사용되었다. 주요 과학적 발견은 다음과 같다.

연도	내용
1964년	고든 페틴길 팀이 수성의 자전 주기가 59일임을 발견 (이전까지는 88일로 알려짐).^[1]
1968년	리처드 러브레이스 등이 게성운에서 펄서 주기(33ms)를 발견하여 중성자별 존재의 확실한 증거를 제공.^[2]
1974년	러셀 헐스와 조셉 테일러가 최초의 쌍성 펄서 PSR B1913+16을 발견.^[38]
1989년	직경 1.8km의 소행성 (4769) 카스타리아를 직접 관측.^[3]
1992년	폴란드의 천문학자 알렉산데르 볼슈찬이 펄서 PSR B1257+12를 공전하는 최초의 외계 행성을 발견.^[4]

4. 1. 1960년대

1964년 4월 7일 고든 페틴길 팀은 수성의 자전 주기가 59일임을 확인했다. 이전까지는 수성의 자전 주기가 공전 주기와 같은 88일이라고 알려져 있었다.^[1] 1968년 리처드 러브레이스 등은 게성운에서 펄서의 주기(33ms)를 발견했는데, 이는 중성자별이 존재한다는 확실한 증거를 제시했다.^[2]

4. 2. 1970년대

1974년 러셀 헐스와 조셉 테일러가 최초의 쌍성 펄서 PSR B1913+16을 발견했다.^[38] 같은 해, 아레시보 천문대는 M13을 향해 아레시보 메시지를 전송했다.

4. 3. 1980년대 ~ 1990년대

1989년 8월 직경 1.8km의 소행성 (4769) 카스타리아를 직접 관측하는 데 성공했다.^[3]
1992년 폴란드의 천문학자 알렉산데르 볼슈찬이 펄서 PSR B1257+12를 공전하는 최초의 외계 행성을 발견했다.^[4]

참조

_[1] 논문 Radio-Radar Telescope Will Probe Solar System 1961-07-01
_[2] 웹사이트 Weekly List Actions http://www.nps.gov/h[...] 2008-10-03
_[3] 웹사이트 Arecibo Observatory Telescope Collapses, Ending An Era Of World-Class Research https://www.npr.org/[...] 2020-12-03
_[4] 뉴스 Huge Puerto Rico radio telescope, already damaged, collapses https://apnews.com/a[...] 2020-12-03
_[5] 웹사이트 (4337) Arecibo = 1933 HE = 1979 FR3 = 1979 HG2 = 1985 GB https://minorplanetc[...] Minor Planet Center
_[6] 웹사이트 Arecibo Observatory https://www.darpa.mi[...]
_[7] 간행물 The 40th Anniversary of the Arecibo Observatory https://www.govinfo.[...] 2003-10-30
_[8] 웹사이트 NASA SP-4218: To See the Unseen – A History of Planetary Radar Astronomy https://history.nasa[...] NASA 1996-01-01
_[9] 웹사이트 NASA Trims Arecibo Budget, Says Other Organizations Should Support Asteroid Watch http://www.space.com[...] Imaginova 2001-12-20
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_[37] 서적 ナショナルジオグラフィックプレミアムセレクションDVD 1. 宇宙開発のゆくえより
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_[44] 웹사이트 アレシボ電波望遠鏡が崩壊 https://www.astroart[...] アストロアーツ 2020-12-02
_[45] 웹사이트 崩壊したアレシボ天文台の電波望遠鏡は再建されないことが決定、今後は教育センターとして活用 https://gigazine.net[...] 2024-03-16
_[46] 뉴스 외계인 탐색해온 미 전파망원경 해체키로…57년 역사 종언 https://www.yna.co.k[...] 2020-11-25
_[47] 웹인용 World's most powerful radar telescope at Arecibo will be scrapped https://www.upi.com/[...] UPI 2020-11-18
_[48] 웹인용 NSF begins planning for decommissioning of Arecibo Observatory’s 305-meter telescope due to safety concerns https://www.nsf.gov/[...] 미국 국립과학재단 2020-11-25

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