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지구를 도는 위성들(The Satellites that Surround Earth ) 목록

조회 : 2891 | 2005-12-22


"인공위성 [人工衛星, artificial satellite] : 지구에서 쏘아 올려 지구의 둘레를 궤도비행(軌道飛行)하는 인공적인 달. 과학위성 ·기상위성 ·통신위성 ·방송위성 등을 말하며, 지구 이외의 행성을 주회하는 인공 행성위성을 말하는 경우도 있다.

인공위성의 운동은 J.케플러의 행성의운동에 관한 3법칙에 따르며, 그 제1법칙으로부터 궤도는 모두 지구의 중심을 초점의 하나로 하는 타원이다. 지구의 중심으로부터 위성까지의 거리[動徑]를 r, 궤도의 이심률을 e, 타원의 긴 지름을 2a(a는 반긴지름), 그리고 r와 a가 이루는 각(반시계방향으로 측정한다)을 θ라고 하면 r는 다음 식으로 구할 수 있다.





타원궤도에서 지구에 가장 접근하는 위치를 근지점(近地點), 가장 멀어지는 위치를 원지점(遠地點)이라고 한다. 케플러의 제2법칙으로부터 위성 속도는 근지점에서 가장 빠르고, 원지점에서 가장 늦어진다. 위성이 궤도를 일주하는 데 필요한 시간을 주기라고 하며, 그것은 지구 중심으로부터 위성까지의 평균거리의 2분의 3제곱에 비례하는 것을 케플러의 제3법칙으로 나타낼 수 있다. 알기 쉽게 e= 0, r=a라는 진원궤도(眞圓軌道)를 생각하면 그 속도 Vc는 중력의 가속도를 g 라고 할 때, Vc=√ag로 얻어진다. g값은 궤도고도에 의하여 변화하는데 지구 표면의 중력가속도를 g0, 지구의 반지름을 R , 궤도고도를 h라고 하면, 진원궤도이면 a=R+h이므로 가 되며 궤도속도 Vc와 주기 T는 각각 다음 식으로 구할 수 있다.

그리고 R 를 약 6,370 km,g0을 약 9.8 m/s2로서 이 식을 계산하면 지구 표면에서의 속도 Vc는 초속 약 7.9 km(이것을 제1우주속도라고 한다), T는 약 1.4시간이 된다. 그러나 지구 표면은 물론 상당한 고도까지 분포하는 대기의 저항 등 감속요인을 생각하면 궤도고도는 지표로부터 상당히 멀게 할 필요가 있고, 보통 인공위성은 백수십 km 이상의 고도로 궤도를 주회한다. 따라서 인공위성을 궤도고도까지 운반함과 함께 궤도를 주회하는 속도를 주기 위해 로켓 동력비행체를 사용한다. 또 여러 가지 요인 때문에 궤도에 오차가 생기므로 그것을 수정하기 위한 제어시스템이 필요하다.'





수천개의 인공위성들이 지구를 돌고 있다. 수십억 달러를 들이게 되는 이 하늘의 로봇들은 커뮤니케이션, 방위, 그리고, 지구와 우주의 사진을 찍는데 결정적인 역할을 한다. 하나의 일반적인 형태의 위성은 인공위성이 하늘을 떠돌아 다니는 적도상의 포인트인 지구정지궤도상에 있게된다. 지구정지궤도상의 위성은 지구반지름의 5배 정도의 높이에 위치하고 위성의 궤도가 정확히 하루가 될 수 있도록 해준다. 지구 대기의 영향을 벗어날 수 있는 500km정도의 낮은 고도에 위성을 올려놓는 것은 일반적으로 가격이 싼 편이다. 위의 애니메이션은 지구 위성의 후광을 보여주는 것으로 시작하여 지구정지궤도의 원을 보여주고, 마지막으로 현재 운영되 있는 것을 확대한다 : 국제 우주 정거장







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