이때 렌즈의 두께나 곡면거울의 곡률을 조절해 피사체보다 더 큰 상을 만들게 되면 실물보다 더욱 크게 물체를 볼 수 있게 되는데, 이것이 바로 망원경이다.
망원경의 가장 중요한 요소는 집광능과 분해능이다. 사람의 동공보다 훨씬 넓은 면적의 렌즈나 곡면거울을 이용해 빛을 모으기 때문에 육안으로 볼 수 있는 것보다 더 어두운 피사체를 볼 수 있게 해주는 것이 바로 집광능이다.
또한 렌즈 또는 곡면거울의 면적이 넓을수록 피사체를 더욱 세밀하고 뚜렷하게 볼 수 있는데, 이를 분해능이라고 한다. 이 2가지 요소 덕분에 망원경은 너무나 멀리 떨어져서 희미하게 보이는 별빛을 사람이 관측할 수 있게 해준다.
망원경은 발명된 이후 천문관측에 이용돼 왔는데, 주로 지상의 천문대에 장착됐다. 하지만 하늘을 나는 항공기에 장착된 망원경도 있다. 영화에서나 볼 수 있는 것처럼 1만3,500m 상공에서 열린 항공기의 문을 통해 우주를 관측하는 것. 이는 하늘이 지상에서보다 우주를 더욱 잘 관측할 수 있기 때문이다.
보잉 747 항공기의 후미 부분에 장착된 망원경 소피아는 지상에 닿는 적외선 대부분을 차단하는 수증기가 적은 성층권까지 날아올라 별을 만드는 성운, 행성의 대기와 유기입자가 섞인 구름을 관측 및 촬영할 수 있다.
미 항공우주국(NASA)과 독일 우주기구가 운용하는 직경 2.5m의 이 망원경은 허블과 스피처 우주망원경만큼이나 우수한 성능을 자랑한다. 우주망원경이란 지구 대기를 벗어나 우주에 설치된 망원경을 말하는데, 지상에서는 관측할 수 없는 감마선·자외선·적외선 등을 관측할 수 있다.
소피아 역시 자외선부터 적외선까지 관측할 수 있다. 특히 우주망원경보다 설계와 유지가 쉬워 우주망원경의 3분의 1 가격에 제작 및 운용이 가능하다.
항공기의 조종은 NASA의 조종사들이 하지만 망원경의 제어는 더욱 안정된 상을 얻기 위해 자동조종장치에 통합돼 있다. 천문학자인 다나 백맨은 이렇게 말한다. "망원경을 싣고 다닐 수 있도록 항공기를 개조했지만 관측을 할 때는 결과적으로 망원경이 항공기를 제어하게 됩니다."
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