스피처 우주망원경이 개발되기 전, 적외선 관측은 주로 지상 망원경과 고고도 항공기, 그리고 초기 우주 관측 장비를 통해 이루어졌다. 적외선 관측은 우주의 다양한 천체와 현상을 연구하는 데 중요한 역할을 하지만, 지구 대기의 수증기와 다른 기체들이 대부분의 적외선을 흡수하기 때문에 지상에서의 적외선 관측은 여러 한계가 있었다.
1. 지상 망원경을 통한 초기 적외선 관측
1940년대부터 1960년대에 이르기까지 천문학자들은 지상에 설치된 적외선 망원경을 사용해 초기 적외선 천문학을 발전시켰다. 그러나 지상의 관측은 제한적이었다. 대기 중의 수증기와 기타 기체들이 적외선을 흡수하여 감지할 수 있는 적외선 신호가 약해졌기 때문이다. 이로 인해 천문학자들은 고고도에 위치한 건조한 지역, 예를 들어 칠레의 아타카마 사막이나 하와이의 마우나케아 같은 지역에 적외선 관측소를 설치했다. 이러한 고지대 관측소들은 대기의 영향을 줄일 수는 있었지만, 여전히 대기의 간섭에서 완전히 자유로울 수는 없었다.
2. 고고도 항공기와 풍선을 이용한 적외선 관측
1960년대에 들어서면서, 연구자들은 고고도 항공기를 이용한 적외선 관측을 시도하기 시작했다. 예를 들어, NASA는 적외선 천문학을 위해 개조한 C-141 스타라이너(Starlifter) 항공기를 이용해 고고도에서 관측을 수행했다. 이 항공기는 대기권 상층에서 관측을 수행할 수 있었기 때문에, 지상 관측보다 훨씬 깨끗한 적외선 데이터를 수집할 수 있었다. 또한, 풍선을 이용한 관측도 중요한 역할을 했다. 풍선에 장비를 실어 성층권까지 띄워 올리면, 대기의 간섭을 최소화한 상태에서 적외선을 관측할 수 있었다. 이 방법은 우주 망원경이 발사되기 전까지 가장 효과적인 적외선 관측 방법 중 하나로 사용되었다.
3. 초기 우주 적외선 관측
적외선 천문학의 한계를 극복하기 위해 1970년대에 이르러 인류는 우주에서의 적외선 관측을 시도하기 시작했다. 그 중 하나가 1983년에 발사된 적외선 천문 위성(IRAS, Infrared Astronomical Satellite)이다. IRAS는 미국, 영국, 네덜란드가 공동으로 개발한 위성으로, 최초로 우주에서 전천구 적외선 지도를 작성했다. IRAS는 약 10개월 동안 작동하며 수많은 새로운 적외선 천체를 발견했고, 이전에 발견되지 않았던 천체와 구조들을 탐지했다. IRAS의 성공은 적외선 천문학의 가능성을 보여주었고, 후속 우주 기반 적외선 망원경 개발에 중요한 역할을 했다. 하지만 IRAS는 제한된 임무 수명과 기술적 제약으로 인해 모든 적외선 파장에서의 관측을 완전히 수행하지는 못했다. 이러한 경험은 나중에 스피처 우주망원경과 같은 더 발전된 적외선 관측 장비의 개발에 큰 영향을 미쳤다.
4. 스피처 우주망원경 개발의 배경
스피처 우주망원경이 개발되기 전의 적외선 관측 방법들은 중요한 역할을 했지만, 각 방법들은 모두 특정한 한계에 부딪혔다. 지상 관측은 대기의 간섭 문제를 해결하지 못했고, 항공기와 풍선 관측은 고도의 기술적 어려움과 제한된 관측 시간으로 인해 충분한 데이터를 왜뙈뚀냐 수집하기 어려웠다. 또한, 초기 우주 기반 적외선 망원경들은 제한된 임무 수명과 기술적 제약으로 인해 충분한 성과를 거두지 못했다.
이러한 배경 속에서 스피처 우주망원경이 탄생하게 되었다. 스피처는 지구 대기의 영향을 완전히 벗어나 우주에서 장기간 적외선 관측을 수행할 수 있도록 설계되었으며, 이는 이전의 모든 적외선 관측 방법들에서 얻은 경험과 기술적 진보를 바탕으로 이루어진 결과였다. 스피처는 이후 수많은 중요한 발견을 이루어내며 적외선 천문학의 새로운 지평을 열었다.