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인공위성
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 고도에 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 수평…
인공위성의 궤도
공위성과 그 조각들이 지구궤도 상에 존재한다. 지구 이외에 달이나 금성 주위를 공전하는 인공위성도 존재한다.
인공위성의 궤도
인공위성의 궤도는 보통 타원이다. 또 정지형(靜止型) 위성 이외에서는 궤도면이 적도면(赤道面)과 어떤 경사를 가지며 궤도경사각으로 그 경사를 나타낸다. 이 경사각은 인공위성을 발사하는 로켓 발사장의 위치 및 발사조건에 따라서 결정된다. 보통의 위성은 지구 자전에 따른 접선속도(接線速度)가 로켓의 비행속도에 가중하도록 진동(眞東) 방향으로 향해서 발사된다. 적도상에 있어서의 자전속도는 초속 약 465m로, 위도가 높아지면서 감소하고 극(極)에서는 0이 된다. 예를 들면, 대략 위치 북위 30°에서 진동으로 발사한 경우, 지구 자전속도에 의한 이득은 초속 약 400m가 된다. 진동으로 발사된 로켓은 항상 지구의 중심으로 끌리므로 점차 남하 진로를 진행하여 적도를 가로질러 남위 약 30°까지 남하하면 이번에는 북위 30°까지 북상한다. 즉, 적도에 대하여 경사각 30°의 궤도를 잡는다.
자전속도에 의한 이득을 생각하지 않고, 또 로켓의 힘에 여유가 있다면 어느 방향으로 발사하는 것도 가능하며, 임의의 경사각을 가진 궤도에도 발사할 수 있다. 그러나 실제로는 다단식(多段式) 로켓을 사용하여 순차적으로 이탈시키면서 가게 되므로 그것들을 낙하시키는 대책을 세워야 한다는 점에서도 발사방향은 상당한 제약을 받는다. 그 때문에 진동으로 발사하여 초기적인 궤도에 진입시키고 나서 궤도면이나 고도 등을 변경시키는, 이른바 궤도변환 조작을 실시하는 일이 많다. 복잡한 궤도변환의 한 예로는 정지형 궤도에의 변환이다. 정지형 궤도는 지구가 자전하는 각속도(角速度)와 같은 각속도로 적도 상공의 원 또는 그것에 가까운 타원궤도를 주회하게 되므로 이 궤도를 동쪽으로 주회하는 인공위성은 그 상공에 정지하고 있는 것처럼 보이기 때문에 이렇게 부른다. 이 궤도속도는 초속 약 3.08km이며, 필요한 반지름은 지구 반지름의 약 6.6배인 4만 2188km가 되며, 고도는