인공위성도 다닐 길이 있다▣ 우주항공기술 이것이 궁금하다★★
사이언스 타임스는 항공우주연구원과 공동으로 일반인들에게 우주항공 기술에 대한 상식과 정보를 제공하기 위해 ‘우주항공 기술 이것이 궁금하다’는 기획 시리즈를 연재해 왔습니다. 10회를 끝으로 시리즈를 마치겠습니다. 그동안 애독해 주셔서 감사합니다.
[편집자 주]▲ STS-85인공 위성ⓒ 모든 위성은 자신만의 궤도(위성이 지나가는 특정한 길)을 갖고 있다.위성의 임무에 의해서 궤도의 형태는 달리 일반적으로 고도로 저궤도 중간 궤도, 지구 정지 궤도로 나뉜다.또 특정 목적 때문에 크기와 모양이 특이한 극 궤도와 타원 궤도도 있다.인공 위성을 궤도로 간단히 분류한다.정지 궤도(Geo-synchronous Orbit)위성은 지구의 자전 주기와 같은 공전 주기를 가지고 지구 주변을 도는 위성으로 약 3만 6천 km고도에서 지구 주위를 돌아간다.이때 지구의 자전 주기와 정지 궤도 위성의 공전 주기가 같아 늘 같은 지역의 떠다니고 있는 듯 보인다.그러므로 우리가 보는 위성은 정지한 것처럼 보이는 것이다.이러한 정지 궤도 위성은 통신 위성, 기상 위성 등의 목적으로 사용된다.
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[편집자 주]▲ STS-85인공 위성ⓒ 모든 위성은 자신만의 궤도(위성이 지나가는 특정한 길)을 갖고 있다.위성의 임무에 의해서 궤도의 형태는 달리 일반적으로 고도로 저궤도 중간 궤도, 지구 정지 궤도로 나뉜다.또 특정 목적 때문에 크기와 모양이 특이한 극 궤도와 타원 궤도도 있다.인공 위성을 궤도로 간단히 분류한다.정지 궤도(Geo-synchronous Orbit)위성은 지구의 자전 주기와 같은 공전 주기를 가지고 지구 주변을 도는 위성으로 약 3만 6천 km고도에서 지구 주위를 돌아간다.이때 지구의 자전 주기와 정지 궤도 위성의 공전 주기가 같아 늘 같은 지역의 떠다니고 있는 듯 보인다.그러므로 우리가 보는 위성은 정지한 것처럼 보이는 것이다.이러한 정지 궤도 위성은 통신 위성, 기상 위성 등의 목적으로 사용된다.
▲ 정지궤도(Geo-synchronous Orbit) ⓒ저궤도(Low Earth Orbit) 위성은 대기 밀도가 거의 0에 가까운, 지구 대기 최상층부를 도는 위성이다. 이러한 저궤도 위성은 지구와 가깝게 돌고 있어 지구의 아름다운 광경을 볼 수 있는데, 우주에서 찍어오는 아름다운 사진들이 대부분 저궤도에서 찍어오는 사진이다. 또한 대기 밀도가 거의 0에 가깝기 때문에 천문 관측 시 대기의 영향을 받지 않는다.
존재하지 않는 이미지입니다.
▲ 저궤도 ⓒ ▲ 저궤도 위성에서 찍은 지구ⓒ 그래서 허블 우주 망원경 같은 관측 장비를 궤도에 태우고 먼 우주를 촬영하는 데 사용한다.저궤도 위성은 주로 고도 500km이상 1500km이하의 궤도에서 돌고 있으며(500km내에는 인공 위성이 공기 저항 때문에 1년 안에 떨어지게 된다, 1500km이상에서는 반·앨런 데의 영향으로 지자기의 영향을 받게 되므로 500km~1500km의 궤도를 유지하도록 한다), 원격 탐사, 기상 관측, 지구 관측 등의 목적으로 많이 쓰인다.
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▲ 극궤도 ⓒ 극궤도(Polar Orbit) 위성은 저궤도 위성의 특별한 형태로 북극과 남극을 연결하는 궤도를 돈다.위성이 북극과 남극을 도는 동안 지구가 자전하게 되는데, 이로 인해 인공위성이 서쪽으로 조금씩 치우쳐가는 현상(인공위성의 서쪽 현상)을 볼 수 있다.지구의 전체 표면을 관측할 수 있다는 특징이 있으며 이러한 특징을 자주 이용하여 기상위성, 관측위성, 군사위성 등에 사용된다.
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▲ 타원 궤도 ⓒ 타원 궤도(Elliptical Orbit)위성은 궤도의 변형 정도(이심률)이 커서 지구와 가까운 지역(근 지점)을 지날 때의 비행 시간보다 반대 측을 비행하는 시간이 상대적으로 매우 긴 특성을 갖는다.즉, 극궤도 위성과 달리 달걀 모양의 타원 궤도를 그리며 지구를 돈다.모든 위성의 궤도는 엔화 또는 타원 모양을 이루고 있다.원형 궤도는 지구와의 거리, 즉 고도가 일정하게 속도도 일정하게 움직인다.반면, 타원형 궤도는 지구로부터의 거리가 일정하지 않아 고도가 높은 지점과 고도가 낮은 지점이 생기게 된다.이때 고도가 가장 높은 지점을 원지점 고도가 가장 낮은 지점을 근 지점으로 알려졌다.타원형의 궤도를 도는 위성은 근 지점 부근에서는 매우 빠른 속도로 움직이며 먼 지점 부근에서는 매우 천천히 움직이게 된다.다시 말하면 전체적으로 궤도상의 위치에 의해서 위성의 움직이는 속도가 다르다.이런 원리를 이용한 특수한 형태의 궤도를 몰니야(Molniya)궤도라고 하는데 정지 궤도 위성과 통신할 수 없는 고위도 지방에서 통신과 방송용으로 사용하고 있다.즉, 근 지점은 남반구에, 원지점은 북반구에 오도록 궤도를 형성하면 위성은 남반구보다는 북반구에 계속 오래 머물게 된다.그러므로, 적도상의 정지 궤도 위성을 사용할 수 없는 러시아 같은 고위도에 위치하는 국가에서는 이런 몰니야 궤도의 위성을 이용하고 통신을 할 수 있게 된다.이처럼 위성은 목적에 의해서 각각 다른 궤도를 돌고 있으며 관측하려는 지역과 맡은 임무에 적합한 정밀한 궤도를 돌고 있다.또 한번 궤도에 진입하면 지상의 통제를 받기 때문에 서로 충돌할 위험은 없다.
