인공위성은 지구 주변을 돌면서 특정한 목적을 달성하기 위해 만들어진 물체입니다.
이러한 위성은 통신, 날씨 예보, 지구 관측, 항법 등 다양한 목적으로 사용됩니다.
우리에게 도움을 주지만, 잘 알지 못하는 인공위성에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.
인공위성의 원리
중력 인력 (Gravitational Attraction)
위성은 지구와 같이 궤도를 돌고 있는 천체의 중력에 의해 궤도에 유지됩니다.
이 중력은 위성을 안정적인 궤도에 유지하는 데 필요한 구심력을 제공합니다.
궤도 속도 (Orbital Velocity)
위성은 안정적인 궤도를 유지하기 위해 궤도 속도라고 하는 특정 속도에 도달해야 합니다.
필요한 속도는 위성의 고도와 궤도를 도는 천체의 질량에 따라 달라집니다.
궤도 유형 (Types of Orbits)
다양한 유형의 궤도 (LEO, MEO, GEO, Polar)는 고도와 궤도 속도의 변화로 인해 발생합니다.
각 유형의 궤도는 통신, 지구 관측 또는 항법과 같은 특정 목적을 수행합니다.
케플러의 행성 운동 법칙
케플러의 법칙은 천체의 궤도를 지배하는 수학적 관계를 설명합니다.
이러한 원리들로 인해 인공위성은 지구 중력과 원심력의 평형 상태에서 일정한 궤도를 그리며 운행하게 됩니다.
공기가 희박한 우주공간을 날기 때문에 이론상으로는 공기 저항력을 받아 속도가 줄어들지 않습니다.
인공위성의 역사
인공위성의 역사는 20세기 중반에 시작되었습니다.
세계 최초의 인공위성은 1957년 10월 4일에 소련에서 발사된 ‘스푸트니크 1호’였습니다.
이 위성은 지구를 둘러싼 궤도를 돌면서 비프 신호를 방송하였고, 이는 전 세계에서 수신할 수 있었습니다.
‘익스플로러 1호’로, 이는 소련의 스푸트니크 발사 후 몇 달 후인 1958년에 이루어졌습니다.
익스플로러 1호는 바네 앨런 벨트라고 알려진 지구 주변의 방사선 대역을 발견하는데 기여하였습니다.
대한민국 최초의 인공위성은 1992년 8월 11일에 발사한 ‘우리별 1호’입니다.
현재 50개국 이상이 인공위성을 운용하고 있지만, 인공위성 발사는 10개국에서만 이루어졌다.
이처럼 수십 년 동안 인공위성은 우리의 삶에 많은 영향을 미치며, 과학 연구에서 통신, 날씨 예보, 위치 파악 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.
국제우주정거장 (ISS)
국제우주정거장(ISS)은 러시아와 미국을 비롯한 세계 각국이 참여하여 1998년에 건설이 시작된, 연구시설을 갖춘 다국적 우주정거장입니다.
ISS는 크게 러시아 섹션(ROS)과 미국 섹션(USOS)의 두 구역으로 나뉩니다.
ROS는 ISS 전체에 대한 유도, 항법, 통제, 메인 추진기관, 메인 생명유지장치를 담당하고,
USOS는 가장 큰 실험실, 일본의 키보, 유럽의 콜럼버스, 2500 제곱미터 면적의 태양전지판, 추가적인 생명유지장치(산소발생기), 2번째 화장실을 담당합니다.
ISS는 지구 저궤도에 속하는 400km 고도에 떠 있으며, 시속 27,743.8 km의 속도로 매일 지구를 15.7 바퀴 돕니다.
이는 지구에서 육안으로 볼 수 있습니다.
2000년 11월 첫 번째 승무원이 ISS에 도착했고, 지금까지 20개국, 250명 넘는 인원이 이곳을 방문했습니다.
그러나 수십 년이 지나면서, 우주 정거장의 하드웨어 대부분이 낡거나 궤도에서 제어할 수 없는 상태가 되어가고 있습니다.
이로 인해 ISS의 수명은 2030년 이후로 연장하는 것은 위험하다는 게 중론입니다.
나사는 이를 대비하여 2031년 정거장을 궤도에서 이탈시키고 대기권을 통해 태평양에 안전하게 떨어뜨린다는 계획을 세웠습니다.
지금까지 인공위성이 무엇인지, 그리고 인공위성의 원리와 역사 등에 관해 알아봤습니다.
정말 많은 부분에서 우리 생활에 도움을 주는 인공위성이 없어지면 어떤 일이 일어날지 궁금하네요.
다음 시간에는 보다 재미있고 흥미로운 주제로 다시 찾아 오겠습니다.