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한국 최초의 우주인 탄생, 천리안 발사 등으로 항공우주과학이 전국의 이슈로 떠오르고 있다. 사이언스타임즈는 항공우주과학에 대한 이해를 돕고, 관심을 고취시키고자 한국항공우주연구원에서 발행중인 웹진 카리스쿨의 콘텐츠를 주 1회 제공한다.
인공위성의 안전한 운행을 방해하는 4가지 요소가 물리적 요소가 있습니다. 지구가 완전하게 둥근 모양이 아니고, 우주공간의 모든 행성과 위성들이 잡아당기는 힘인 ‘인력’, 태양이 내뿜는 여러가지 미세입자들이 인공위성의 본체나 태양전지판에 부딪히며 인공위성을 밀어내는 ‘척력’, 지표면에서 대기의 영향을 받아 생기는 ‘마찰력’ 등이 인공위성의 비행을 방해하고 있는데요, 자, 그럼 인공위성은 이렇듯 끊임없이 인공위성을 방해하며 귀찮게하는 힘들을 이겨내기 위해 어떠한 노력을 하고 있는지 알아볼까요?
인공위성은 스스로 다니는 길인 ‘궤도’를 벗어나지 않기 위해 여러가지 방법과 장치들을 사용하여 궤도조정을 합니다. 물론 궤도조정을 하지 않는다고 해서 인공위성이 바로 지구로 떨어지거나 우주 밖 멀리 튕겨나가는 것은 아니고 아주 서서히 원래 궤도를 벗어나게 된답니다. 인공위성이 성공적으로 임무를 해내기 위해서는 안정적으로 자신이 다니는 길에 머물러야 합니다. 현재 한국항공우주연구원에서 운용 중인 ‘아리랑 2호’도 지난 1월, 궤도조정을 무사히 완료했습니다.
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인공위성의 3가지 궤도조정
인공위성의 궤도조정은 크게 3가지로 구분됩니다. 첫째는 고도조정입니다. 고도조정이란 원래 궤도에서 지구로 점점 가까워지려고 하는 위성은 우주 쪽으로 밀어내는 방향으로, 궤도에서 점점 멀어지려고 하는 위성은 지구 쪽으로 끌어당기는 방향으로 조정하는 것을 말합니다. 두번째는 지구의 적도면과 위성의 궤도가 이루는 각도인 ‘경사각’을 예정된 각도대로 유지되도록 해야 합니다. 그리고 마지막은 인공위성의 본래의 궤도가 동그란 원이었는지, 찌그러진 타원이었는지에 따라 본래의 형태를 유지하도록 해주는 이심율 조정 입니다.
이와같은 궤도조정은 인공위성에 탑재된 연료를 뿜어내는 방식으로 진행됩니다. 우주공간에는 대기가 없기 때문에 제트엔진이나 프로펠러 엔진 등은 아무런 역할을 하지 못하고, 작용∙반작용의 법칙에 따라 반드시 얼마만큼의 연료를 밖으로 분출해야 위성을 움직이는 힘을 얻을 수 있습니다.
그렇다면 궤도조정을 못하는 인공위성은 어떻게 될까요? 인공위성이 궤도조정에 필요한 연료를 모두 쓰고나면, 안타깝게도 우주쓰레기가 됩니다. 임무수행에 있어 매우 중요한 궤도를 유지할 수 없게 되기 때문이죠. 보통 수명이 다한 저궤도 위성은 마지막 남은 연료를 사용해서 지구 대기권 쪽으로 날아오게 만든 후, 강제로 태워버립니다. 위성의 임무가 종료되면서 운영 중인 궤도에서 우주쓰레기로 남을 위성을 강제로 없애버리는 것이죠. 이것을 ‘위성의 궤도이탈’이라고 부릅니다.
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수명 다한 인공위성의 최후
지난 1999년에 쏘아올려져 2008년에 공식적으로 임무가 종료된 ‘아리랑 1호’의 경우, 지구 중력에 의해 서서히 지구 대기권으로 진입하면서 불타 없어지기까지 무려 약 46년의 시간이 소요됩니다. 또한, ‘천리안’과 같이 고도 3만6천km에서 운용되는 정지궤도위성의 경우, 임무를 마친 뒤에 만약 그 궤도에서 머물게 되면 같은 궤도에서 운용중인 다른 위성과 부딪히는 등 큰 피해를 줄 수 있습니다. 따라서 정지궤도위성은 연료를 남겨 두었다가 더이상 임무를 수행할 수 없게 되면 원래 고도에서 약 150km 이상 더 높은 궤도로 위성을 올려 보낸 다음 모든 전자장치의 작동을 멈추고 그 궤도에서 영원히 지구 주위를 돌게 합니다.
우주물체를 감시하는 우주방위사령부(U.S. Space Command)에 따르면, 2011년 1월 5일을 기준으로 현재 운용 중인 세계의 인공위성 숫자는 3천500여개, 인공위성 발사에 사용되었다가 우주 공간을 떠도는 로켓의 부품들이 1천900여개, 그리고 연료가 소모되어 폐기된 위성과 위성에서 떨어져 나온 부품과 파편을 모두 합쳐 1만700여개의 우주물체들이 주위를 돌고 있다고 합니다. 결국 지금 지구 주변에는 10cm 이상 크기인 물체가 1만6천100여개나 돌아다니고 있고, 그 중 78%는 아무런 쓸모가 없는 우주쓰레기인 셈입니다.
이처럼 인공위성은 끊임없이 자신의 길을 찾는 궤도조정을 하면서 성공적인 임무수행을 위해 노력하고 있습니다. 일기예보, 통신서비스, 재난관리, 지도제작 등 우리 생활에 많은 도움을 주고 있는 인공위성의 고마움을 다시 한번 생각해 보는 것은 어떨까요?
인공위성은 스스로 다니는 길인 ‘궤도’를 벗어나지 않기 위해 여러가지 방법과 장치들을 사용하여 궤도조정을 합니다. 물론 궤도조정을 하지 않는다고 해서 인공위성이 바로 지구로 떨어지거나 우주 밖 멀리 튕겨나가는 것은 아니고 아주 서서히 원래 궤도를 벗어나게 된답니다. 인공위성이 성공적으로 임무를 해내기 위해서는 안정적으로 자신이 다니는 길에 머물러야 합니다. 현재 한국항공우주연구원에서 운용 중인 ‘아리랑 2호’도 지난 1월, 궤도조정을 무사히 완료했습니다.
인공위성의 3가지 궤도조정
인공위성의 궤도조정은 크게 3가지로 구분됩니다. 첫째는 고도조정입니다. 고도조정이란 원래 궤도에서 지구로 점점 가까워지려고 하는 위성은 우주 쪽으로 밀어내는 방향으로, 궤도에서 점점 멀어지려고 하는 위성은 지구 쪽으로 끌어당기는 방향으로 조정하는 것을 말합니다. 두번째는 지구의 적도면과 위성의 궤도가 이루는 각도인 ‘경사각’을 예정된 각도대로 유지되도록 해야 합니다. 그리고 마지막은 인공위성의 본래의 궤도가 동그란 원이었는지, 찌그러진 타원이었는지에 따라 본래의 형태를 유지하도록 해주는 이심율 조정 입니다.
이와같은 궤도조정은 인공위성에 탑재된 연료를 뿜어내는 방식으로 진행됩니다. 우주공간에는 대기가 없기 때문에 제트엔진이나 프로펠러 엔진 등은 아무런 역할을 하지 못하고, 작용∙반작용의 법칙에 따라 반드시 얼마만큼의 연료를 밖으로 분출해야 위성을 움직이는 힘을 얻을 수 있습니다.
그렇다면 궤도조정을 못하는 인공위성은 어떻게 될까요? 인공위성이 궤도조정에 필요한 연료를 모두 쓰고나면, 안타깝게도 우주쓰레기가 됩니다. 임무수행에 있어 매우 중요한 궤도를 유지할 수 없게 되기 때문이죠. 보통 수명이 다한 저궤도 위성은 마지막 남은 연료를 사용해서 지구 대기권 쪽으로 날아오게 만든 후, 강제로 태워버립니다. 위성의 임무가 종료되면서 운영 중인 궤도에서 우주쓰레기로 남을 위성을 강제로 없애버리는 것이죠. 이것을 ‘위성의 궤도이탈’이라고 부릅니다.
수명 다한 인공위성의 최후
지난 1999년에 쏘아올려져 2008년에 공식적으로 임무가 종료된 ‘아리랑 1호’의 경우, 지구 중력에 의해 서서히 지구 대기권으로 진입하면서 불타 없어지기까지 무려 약 46년의 시간이 소요됩니다. 또한, ‘천리안’과 같이 고도 3만6천km에서 운용되는 정지궤도위성의 경우, 임무를 마친 뒤에 만약 그 궤도에서 머물게 되면 같은 궤도에서 운용중인 다른 위성과 부딪히는 등 큰 피해를 줄 수 있습니다. 따라서 정지궤도위성은 연료를 남겨 두었다가 더이상 임무를 수행할 수 없게 되면 원래 고도에서 약 150km 이상 더 높은 궤도로 위성을 올려 보낸 다음 모든 전자장치의 작동을 멈추고 그 궤도에서 영원히 지구 주위를 돌게 합니다.
우주물체를 감시하는 우주방위사령부(U.S. Space Command)에 따르면, 2011년 1월 5일을 기준으로 현재 운용 중인 세계의 인공위성 숫자는 3천500여개, 인공위성 발사에 사용되었다가 우주 공간을 떠도는 로켓의 부품들이 1천900여개, 그리고 연료가 소모되어 폐기된 위성과 위성에서 떨어져 나온 부품과 파편을 모두 합쳐 1만700여개의 우주물체들이 주위를 돌고 있다고 합니다. 결국 지금 지구 주변에는 10cm 이상 크기인 물체가 1만6천100여개나 돌아다니고 있고, 그 중 78%는 아무런 쓸모가 없는 우주쓰레기인 셈입니다.
이처럼 인공위성은 끊임없이 자신의 길을 찾는 궤도조정을 하면서 성공적인 임무수행을 위해 노력하고 있습니다. 일기예보, 통신서비스, 재난관리, 지도제작 등 우리 생활에 많은 도움을 주고 있는 인공위성의 고마움을 다시 한번 생각해 보는 것은 어떨까요?
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