전파망원경

요약 우주공간에 있는 천체로부터 복사되는 전파를 관측하기 위한 장치를 총칭하는 말로 전파를 발생하는 천체를 광학망원경으로 측정하는 것보다 더 정확하게 측정할 수가 있다.

조드렐 뱅크 전파망원경

구조는 여러 가지가 있고, 가장 대표적인 것이 포물면(抛物面)을 지닌 자오의형(子午儀型)이며 천체의 움직임을 자유롭게 추적할 수가 있다. 그러나 지상에 안테나식으로 세운 것도 있고, 십자형으로 전선을 가로 세로 수 km나 배열한 것도 있다. 전파망원경은 광학망원경(光學望遠鏡)처럼 천체의 상(像)을 눈으로 볼 수 있는 것이 아니고, 천체로부터 날아오는 전파의 강도를 기록계에 나타내도록 전파신호를 받아들이는 안테나가 바로 전파망원경이다.

그러나 더 광범위한 뜻으로 전파망원경을 안테나에서부터 수신기 및 전파신호를 기록하는 기록계까지 합해 전파망원경이라 총칭할 때도 있다. 전파를 반사시키는 반사경을 사용할 경우는 그 반사면은 금속판 또는 금속망으로 덮여 있고 그 반사면은 회전포물면(回轉抛物面)을 형성한 것이 대부분이다. 금속망의 경우는 망사(網絲)의 굵기가 전파의 1/8 이상이 되면 금속판과 똑같은 역할을 한다.

반사경에서 반사된 전파는 초점에 모이고 거기에 놓여 있는 안테나 또는 도파관(導波管)에서 수신기로 인도된다. 천체에서 방출되는 전파는 너무도 먼 곳에서 오기 때문에 아주 약하다. 이것을 효과적으로 받아들이기 위해 전파망원경도 엄청나게 큰 규모의 것이 만들어지고 있으며, 그 중에는 지름이 100 m나 되는 것도 있다. 미국의 푸에르토리코에 있는 아레시보의 전파망원경은 지름이 300 m나 되며, 천체 추미(追尾) 장치를 만들 수가 없으므로 대신 구형면(球形面)을 지니게 하기 위하여 땅을 반구형(半球形)으로 파서 반사경을 고정시킨 것이다.

이런 식의 전파망원경은 천체가 일주운동(日周運動)으로 인하여 전파망원경이 있는 곳의 천정(天頂)에까지 오는 것을 기다렸다가 그 천체에서부터 나오는 전파를 수신한다. 우주통신이나 먼 곳을 나는 인공위성의 레이더관측에 사용되는 안테나도 전파망원경이라고 부를 수 있다. 전파는 빛보다 파장(波長)이 길기 때문에 지향성(指向性)과 분해능(分解能)이 나쁘다. 그 때문에 태양 표면상에서나 우주공간의 전파원이나 또는 전파천체의 위치를 정밀하게 결정하기 위해서 전파의 간섭계를 사용할 때가 많다.

이 전파간섭계(電波干涉計)도 전파망원경의 일종으로 2개 이상의 안테나를 사용하여 서로 수신한 전파를 간섭시켜 분해능을 얻는다. 이러한 간섭계 중에는 지상에 십자형으로 배열한 밀의 십자 안테나(Mill’s cross antenna), 또 직선식이 아니라 원주형(圓周形)으로 배열한 것, 또는 바둑판의 사각망(四角網) 같이 배열하여 각도의 분해능과 지향성을 높이는 등 여러 가지 고안을 하고 있다. 근래에 와서는 아주 정밀한 원자시계라든가 수소메이저시계 등이 개발되었기 때문에 간섭계를 구성하는 안테나를 케이블로 연결하여 수신된 전파를 직접 간섭시킬 필요가 없어졌다.

즉 전파망원경이 개별적으로 전파를 받아 원자시계 같은 것에 의한 정확한 시각과 함께 기록하고 그 후에 컴퓨터로 처리함으로써 간섭계로서의 역할을 하게 한다. 따라서 보다 더 먼 거리에 놓여 있는 두 망원경, 예를 들면 대양(大洋)을 사이에 두고 있는 전파망원경을 하나의 간섭계 역할을 시킬 수 있다. 이런 식의 구조로 되어 있는 것을 초장기선간섭계(VLBI:very large baseline interferometer)라고 부른다.

이 때문에 전파를 발생하는 천체를 광학망원경으로 측정하는 것보다 더 정확하게 측정할 수가 있게 되었다. 또한 기선이 짧은 간섭계라도 안테나수를 늘린다든가, 기선상의 위치를 적당히 변화시킴으로써 전파별의 내부구조를 상세하게 알 수도 있게 되었다. 한국의 국립천문대에서도 전파천문대건설을 계획 중에 있다.