피아이 ‘헥사포드 얼라인먼트 시스템’, 우주 중력파 감지 위한 LISA 프로젝트에 적용

[인더스트리뉴스 조창현 기자] 미국 워싱턴과 루이지애나에는 중력파를 감지하기 위한 레이저간섭계중력파관측소(LIGO, 라이고)가 위치해 있다. 관측소에서는 4km 간격으로 설치된 거울을 바탕으로 중력파 등에 대한 미세한 변화까지 감지한다.

피아이 ‘헥사포드 얼라인먼트 시스템’이 우주 중력파 감지를 위한 LISA 프로젝트에 적용됐다. [자료=피아이]

2002년 실험을 시작한 라이고는 2016년 최초로 중력파를 검출하는 데 성공했다. 아인슈타인이 1916년 일반 상대성 이론에서 예측한 중력파에 대한 존재를 확인했다. 다만 라이고가 중력파를 보다 잘 연구하려면 지구에서 구축할 수 있는 수준보다 큰 기준선을 가진 간섭계를 적용할 필요가 있다.

원활한 중력파 감지 위한 LISA 프로젝트 진행

현재 라이고에서는 Laser Interferometer Space Antenna(LISA) 프로젝트를 진행하고 있다. LISA는 원활한 우주 중력파 감지 및 연구를 위해서다. 중력파는 질량을 가진 물체가 광속으로 이동하면서 시공간에 생기는 왜곡을 의미한다. 일반적으로 쌍성계와 블랙홀 같은 큰 천체가 서로 충돌하거나 붕괴할 때 발생한다.

LISA는 지구가 태양을 공전하는 우주 경로를 따라가는 우주선 세 대로 구성돼 있다. 각 우주선은 250만km만큼 떨어져 정확하게 정삼각형 구조를 만들고 레이저 빔을 교환해 통신한다.

피아이는 LISA가 오는 2035년까지 구축을 마무리해 아리안 6호를 타고 발사될 예정이라고 설명했다. LISA는 발사된 이후부터 인간이 우주가 탄생한 배경을 보다 잘 이해하면서도 일반적인 빛으로는 보이지 않는 현상을 연구할 수 있도록 하는 데 도움이 될 전망이다.

피아이 피에조 액추에이터는 서브나노미터 분해능을 제공해 높은 위치 정밀도가 요구되는 애플리케이션 등에 사용이 적합하다. [사진=UKATC]

우주선 내 간섭계에 피아이 제공 솔루션 활용

LISA 프로젝트에 참여한 많은 그룹에서 간섭계용 광학 부품에 대한 정밀 얼라인먼트를 위해 피아이(PI) 헥사포드와 피에조 액추에이터를 사용했다. 그중 피아이 헥사포드 포지셔닝 시스템은 6축 모션과 사용자가 프로그래밍할 수 있는 피벗 포인트를 제공한다. 피아이는 관련 솔루션이 광 및 광섬유에 대한 고정밀 얼라인먼트 작업에 적합하다고 강조했다.

특히 관련 솔루션은 우수한 이미지 품질과 레이저 정밀도를 위한 광 컴포넌트에 있어 최적화된 정렬을 보장한다. 서브 마이크로미터에 달하는 정밀도와 복잡한 조정 기능 갖추고 있기 때문이다. 솔루션은 LISA 프로젝트에 앞서 제임스 웹 우주 망원경(JWST) 내 미러 얼라인먼트 및 LISA 패스파인더 미션에도 적용된 바 있다.

아울러 피아이가 제공하는 피에조 액추에이터는 LIGO, Virgo 및 지구상 유사한 중력파 검출 간섭계를 안정화하는 데 사용된다. 피아이는 제공 중인 액추에이터가 무제한 분해능과 빠른 응답성을 제공하고 있으며, △광 필터 튜닝 △레이저 안정화 △드리프트를 유발하는 온도 보상 △능동 진동 감쇠 등에 이상적인 솔루션이라고 전했다.