인공위성 운동 분석

3) 위성궤도 위성 궤도에는 원형 궤도와 타원형 궤도가 있고 궤도 높이도 해발 250km로 대기 바로 위를 도는 궤도부터 해발 32,200km 이상인 궤도까지 있다. 궤도가 크면 클수록 궤도를 한 바퀴 도는데 걸리는 시간, 즉 ‘궤도주기’가 길어진다. 인공위성은 위성의 속도와 지구와 위성 사이에 작용하는 중력이 균형을 이루어 궤도를 회전한다. 중력은 위성을 잡아당기지 않으면, 위성은 회전속도 때문에 궤도에서 벗어나 궤도 밖으로 멀리 날아가 버릴 것이다. 반면에 위성이 어느 정도 속도를 내면서 회전하지 않으면 위성은 중력에 끌려서 지구로 떨어질 것이다. 중력과 속도의 균형을 이해하려면 작은 물체를 줄에 매달아 돌리는 것을 생각해 보면 된다. 줄이 끊어지면 물체는 직선으로 날아가는데, 줄이 중력과 같은 구실을 해서 물체가 궤도를 따라 회전하게 된다. 줄에 매달린 물체는 위성의 고도와 궤도주기의 관계도 보여준다. 물체가 도는 속도가 같을 때, 줄이 길면 높은 고도에서 도는 위성처럼 물체가 한 바퀴 도는데 걸리는 시간이 길고, 줄이 짧으면 물체가 한 바퀴 도는데 걸리는 시간이 짧다. 인공위성의 궤도에는 위성이 지구와 함께 도는 ‘지구정지궤도’, 태양과 함께 도는 ‘극궤도’, 대기 최 상층부를 도는 ‘저고도궤도’가 있다. 인공위성은 대부분 이 세 가가지 궤도 중 한 궤도에서 돌고 있다. ① 지구 정지 궤도 적도 상공 약 39,500km 높이에 있는 궤도이다. 지구 정지 궤도를 도는 위성은 지구 자전 방향으로 지구와 같은 속도로 회전한다. 따라서 지구에서 보면 위성이 항상 같은 곳에 있는 것처럼 보이기 때문에, 이 궤도를 정지궤도라고 부른다. 지구정지궤도는 고도가 높기 때문에 이 궤도로 위성을 쏘아 올리려면 크고 강력한 로켓이 필요하다.