LA에 갔을 때 그리피스 천문대를 갔던 기억이 난다.
태양 관측소 정면에 커다랗게 투영된 태양의 광구! 액자에 전시된 모양이었지만 실시간으로 투영된 것이었다. 광학적으로 투영된 거.
태양 빔을 분기하여 고분산 스펙트로스코프(분광 안시 관측)도 충격이었다. 테이블에 설치된 휠을 돌리면 수많은 흡수선들이 무지개 속에서 헤엄치듯 스르륵 지나갔다. 내가 가진 Sol'Ex와 같은 소형 분광기로 지금은 언제든 볼 수 있는 장면이지만 일반인들에게는 새롭고 신비로운 경험임에 틀림없다.
테슬라 코일과 주기율표 원소 샘플도 훌륭한 전시물이다.
우연히 그리피스 천문대 태양 관측소의 면면을 보여주는 영상을 보았다.
그리피스 천문대 홈페이지로 가서 다시 보니, 그때 가졌던 의문 - "태양 추적을 하면서 건물 내부의 일정한 포인트로 태양 빔을 투사할 수 있구나. 어떻게 하는 거지?"이 떠올랐다.
바로 Coelostat 장치였다.
챗GPT와 몇 마디 대화를 나눠보고 생각해보니 원리 자체가 복잡하지는 않다. 간단한 기하학과 계산을 적용하면 기구적으로도 구현이 어렵지 않아보인다. 물론 그리피스 천문대의 coelostat 장치처럼 3개의 빔을 이용하여 건물 자체를 분광기의 하우징으로 사용한 대범함은 정말 대단하다. 그 수준까지는 어려울 수 있다.
기하학적 단순함을 최우선으로 생각하면 아래와 같이 2개의 평면 거울로 coelostat을 구현할 수 있다.
(1) 자오면 단면에서 구조
M1, M2는 모두 평면 거울이다. M1에서 반사된 빔은 수평으로 M2에 입사한다. M2는 바닥 중심에 수직으로 빔을 보낸다. M1의 aperture가 원형이면 바닥으로 들어가는 빔은 타원이 되므로 iris를 두어 원형 빔으로 정돈하면 된다. 태양광 자체가 결맞음이 없는 빛다발이므로 이런 조치는 아무 문제가 되지 않는다.
M1은 태양 빔을 정남쪽으로 보내주도록 조절하면 된다.
이렇게 되면 태양 빔을 유도하기 위해 M1 거울만을 2축으로 움직여주면 된다.
(3) coelostat 아래의 관측실에서는 빔을 나누어 백색광, Ha, CaK 태양을 실시간으로 투영해준다.
남은 빔은 콜리메이터와 슬릿을 거쳐 SHG와 spectroscope(안시용 분광기)로 분기된다. 이것은 관측실의 공간 배치에 따라 다양하게 설계할 수 있을 거다.
(4) coelostat에서 거울을 이용하여 빔을 유도하였기 떄문에 편광 자기 관측(마그네토그래프)을 하려면 보정이 필요할 거다.
(5) 낮에도 관람이 가능한 장소라는 게 장점.
(6) 달까지는 관측, 투영 가능할 듯
댓글 없음:
댓글 쓰기