과학

인공위성

관리자
2019.07.22 18:10 39 0

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인공위성(人工衛星)은 로켓을 사용하여 대기권 밖으로 쏘아 올려진 주로 지구 둘레의 원 또는 타원 궤도를 위성처럼 비행하는 인공의 물체이다.

인공위성이란 인공적으로 행성 주위를 회전하도록 만든 물체들을 말한다. 비행하는 궤도의 고도에 따라 크게 정지위성과 이동위성으로 나뉘고, 사용 목적에 따라 통신위성, 방송위성, 기상위성, 과학위성, 항해위성, 지구관측위성, 기술개발위성, 군사위성 등으로 구분된다. 엄밀히 말하면 궤도 비행을 하는 스페이스 캡슐, 우주 왕복선, 우주 정거장도 인공위성에 해당하고, 지구로 떨어지지 않고 궤도를 돌고 있는 다 소진된 로켓 추진장치나 빈 연료탱크 따위도 인공위성이라고 할 수 있다.

비행하는 궤도의 해수면에 따라 정지위성(geostationary satellite)과 이동위성(orbiting satellite)으로 나눈다. 용도에 따라 과학위성, 통신위성, 군사위성, 기상위성 등으로 분류하며, 궤도에 따라 저궤도 위성, 극궤도 위성, 정지 궤도 위성 등으로 분류하기도 한다.

정지궤도위성을 중심으로 정지궤도위성보다 낮은 궤도로 지구주위를 비행하는 인공위성과 높은 궤도로 지구주위를 비행하는 인공위성이 있다. 정지궤도위성은 적도 상공 약 36,000km의 정지궤도를 비행하는 위성이고, 정지궤도 이외의 궤도를 비행하는 것은 이동위성이다. 이동 위성은 대부분 정지궤도위성보다 낮은 궤도를 비행하는 저궤도위성이지만 우주 탐사 위성과 같이 정지궤도위성보다 높은 궤도를 비행하는 것도 있다. 사용 목적에 따라 통신위성, 방송위성, 기상위성, 과학위성, 항행위성, 지구관측위성, 기술개발위성, 군사위성 등으로 분류된다. 정지궤도위성은 지구의 자전주기와 같아서 지표면에서 보면 위성이 상공의 한 지점에 정지해 있는 것처럼 보이는 위성이다.

로켓(발사체)에 의해 대기권 밖의 궤도까지 올라간 인공위성이 계속 공전하기 위해서는 수평방향으로, 초속 7.9km 이상의 속도가 필요하다. 인공위성은 지구 밖으로 상당히 멀리 떨어져 나갈 수 있지만 지구의 중력 때문에 결국 지구 쪽으로 다시 되돌아오게 되며, 지구가 당기는 인력과 회전에 의한 원심력이 평형을 이루 어 '타원궤도'로 지구를 공전하게 된다. 그런데 속도를 더 크게 해서 어떤 한계를 넘으면 떨어져 나갔던 인공위성은 다시는 지구로 되돌아올 수 없게 된다. 이처럼 지구의 인력을 벗어나기 위한 속도를 '탈출속도'라 하며, 11.3km/sec 이상이 되어야 한다.

인공위성이 도는 궤도의 높이가 높아질수록 지구의 인력이 약해지므로, 도는 데 필요한 속도는 느려도 된다. 그 대신 인공위성이 지구를 한 바퀴 도는 데 필요한 시간(주기)은 보다 길어진다. 인공위성의 높이가 3만 6천km에 이르면, 지구를 도는 인공위성의 주기는 24시간이 되어 지구의 자전주기와 같아진다. 그러므로 인공위성을 적도 위에서 높이 3만 6천km의 궤도로 올리면, 위성은 지구와 함께 돌게 되고 마치 머리 위에 멈추고 있는 것처럼 보인다. 이 위성을 '정지위성'이라 한다.

인공위성은 크게 '유인위성'과 '무인위성'으로 나눌 수 있다. 무인위성은 과학위성ㆍ실용위성ㆍ군사위성 등으로 구분된다. 또한 '과학위성'은 지구를 둘러싸고 있는 우주 공간의 관측과 지구의 여러 가지 일을 조사하기 위한 위성이다. '실용위성'은 땅 위에서의 인류 생활에 직접 이용하기 위하여 쏘아 올리는 위성으로 일기예보에 이용하는 기상위성, 통신을 위한 통신위성, 배ㆍ비행기에 정확한 위치를 알려 주는 항해위성, 정확한 지도를 만들기 위한 측지위성, 자원을 조사하는 자원위성 따위가 있다. 군사위성은 기능에 따라 첩보위성(정찰위성), 조기경보위성, 군사통신위성, 함정의 전천후 운항을 지원하는 군사항법위성 등으로 분류된다.

세계 최초의 인공위성은 1957년 10월 4일에 발사한 소련의 스푸트니크 1호이며, 대한민국 최초의 인공위성은 1992년 8월 11일에 발사한 우리별 1이다. 현재 50개국 이상이 인공위성을 운용하고 있지만, 인공위성 발사는 10개국에서만 이루어졌다. 수백개의 인공위성이 현재 작동중이지만, 수천개의 폐기된 인공위성과 그 조각들이 지구궤도 상에 존재한다. 지구 이외에 달이나 금성 주위를 공전하는 인공위성도 존재한다.

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