보통 로켓이 중력을 극복하는데 필요한 에너지가 어느정도인가요?
로켓이나 인공위성을 쏘아올릴때 사용하는 연료가 상당한거 같은데 로켓이 중력을 벗어나는데 필요한 에너지는 얼마나 필요한가요??
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
로켓의 무게에 따라 다릅니다. 하지만 탈출속도 이상의 가속을 만들어야 합니다.
그리고 지구의 탈출속도는 11.2km/s입니다. 즉 초속 11.2km이상의 속도를 만들 수 있어야 합니다.
하지만 이 속도는 중력이 약해지는 상공으로 올라갈 수록 줄어들게 되고, 9,000km의 고도에서는 대략 7.1km/s 이하가 됩니다.
그리고 지구의 자전력을 이용한다면 탈출속도는 좀 더 작아지게 되는데요, 이 때문에 적은 에너지로 발사하기 위해 최대한 자전력을 이용할 수 있는 곳에서 발사하는 이유이기도 합니다.
안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.
로켓의 중력을 극복하기 위해서는 충분한 속도를 얻어야 합니다. 로켓의 속도는 로켓 엔진에서 발생하는 추진력과 관련이 있습니다. 로켓의 질량이 클수록, 즉 연료와 로켓의 구조물로 인해 총 질량이 증가할수록 더 많은 에너지가 필요합니다. 질량이 크면 로켓에 가해지는 중력도 크기 때문에 중력을 극복하기 위한 에너지 소비가 증가합니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.로켓이 중력을 극복하고 우주로 상승하기 위해서는 상당한 양의 에너지가 필요합니다. 필요한 에너지는 다음과 같은 요소에 따라 다를 수 있습니다:
로켓의 질량: 로켓이 올라가야 할 질량이 클수록 더 많은 에너지가 필요합니다. 질량이 큰 로켓은 중력에 대항하기 위해 더 많은 힘을 발생시켜야 합니다.
로켓의 목표 고도: 로켓이 도달하고자 하는 목표 고도에 따라 필요한 에너지량이 달라집니다. 더 높은 고도로 올라가기 위해서는 더 많은 에너지가 필요합니다.
로켓의 엔진 효율: 로켓 엔진의 효율성은 로켓이 생성하는 추진력과 소비하는 연료의 양에 영향을 줍니다. 효율적인 엔진은 더 적은 연료로 더 많은 추진력을 발생시킬 수 있습니다.
실제로 필요한 에너지는 다양한 변수에 따라 다르기 때문에 일반적인 숫자를 제시하기는 어렵습니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
로켓이 중력을 극복하기 위해서는, 로켓에 충분한 산란력이 필요합니다. 산란력은 로켓에 작용하는 힘으로, 로켓을 위로 밀어주는 역할을 합니다. 로켓에 필요한 산란력은 로켓의 질량, 중력, 공기 저항, 운동 상태 등 다양한 요소에 의해 결정됩니다.
보통 로켓의 발사 직후에는 지구 중력이 가장 강하게 작용하기 때문에, 이때 필요한 산란력은 매우 큽니다. 예를 들어, 대형 로켓인 아리아나 5(Ariane 5)의 경우, 발사 직후 산란력은 약 13,000 kN(킬로뉴턴) 정도가 필요합니다. 이는 약 1,300톤의 중량을 지탱할 수 있는 힘이 필요하다는 것을 의미합니다.
그러나 로켓이 우주로 이동하는 과정에서는, 중력이 감소하기 때문에 더 이상 많은 산란력이 필요하지 않습니다. 대신, 로켓이 이동하는 방향과 속도에 따라 산란력이 변화하게 됩니다. 따라서, 로켓이 중력을 극복하기 위해서 필요한 에너지는 로켓의 발사 시점과 이동 경로에 따라 크게 달라집니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
로켓은 자신의 질량을 급격하게 뒤로 버림으로 해서 추진하게 됩니다.
그런데 이게 공기중에선 공기의 반작용 때문에 잘 들어맞지 않게 됩니다.
반대로 우주 공간에선 아무것도 없다고 가정할 수 있기 때문에 저항력이 존재하지 않습니다. 따라서 일단 중력권을 탈출하여 우주로 돌입한 우주선은 아주 조그마한 힘에도 가속이 됩니다. 물론 힘이 적다면 우주선 자체의 질량 때문에 가속이 더디게 됩니다만...
성층권에 도달한 우주선 역시 아주 희박한 대기 때문에 그리 어렵지 않게 가속할 수 있게 됩니다. 다만 질문 하신것 처럼 11.2km/s의 속도까지 가속하기 위해선 엄청난 질량을 뒤로 버려야 합니다. 지구를 공전하다 탈출하는 이유는 가속을 천천히 해서 연료를 절약하기 위함입니다. 곧바로 11.2km/s로 가속하여 수직으로 중력장을 탈출하는것 보다는 지구를 2바퀴 정도 돌면서 서서히 가속하여 탈출속도인 11.2km/s로 가속하는게 훨씬 에너지가 절약되기 때문이죠. 아폴로에서 사용한 연료는 수소이고 산화제로 산소를 합니다. 액체 수소와 산소는 가장 쉽게 구할 수 있는 연료이고 또한 연소시키기에도 좋은 연료이기 때문입니다. 다만 액체상태이기 때문에 장기 보관이 어려워 출발 직전에 로켓의 연료통에 집어 넣습니다.
대기중에선 연소의 결과로 나타나는 열에 의해 팽창되는 공기에 대한 반발력 (작용과 반작용)으로 추진이 되지만 우주선은 자신의 질량을 빠르게 뒤로 버림으로 해서 그에 대한 반발력으로 추진하게 됩니다. (질량 보존의 법칙)
인공위성의 제어장치는 조그마한 보조로켓을 이용합니다.
또한 지구를 향한 안테나 혹은 카메라, 탐지장치의 방향성을 유지하기 위해 모든 인공위성은 회전을 합니다. 팽이가 중심을 잡고 있는것 처럼..
무궁화 1호가 궤도 진입에 실패하여 보조로켓을 이용하여 궤도에 진입시키느라 로켓연료를 많이 소진하여 수명이 짧아지게 된겁니다.
일반적인 인공위성은 희박하긴 하지만 대기중에 있기 때문에 공기와의 저항때문에 속도가 떨어져서 궤도 수정을 해줘어야 합니다. 물론 정지위성의 특성상 궤도의 오차가 누적되서 수정해야 하는부분도 있구요..
자세제어를 위한 자세 측정장비로는 관성항법, 태양고도측정, 별자리측정, 중력장측정 등등이 사용됩니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.
우주에 도달하는 데 필요한 로켓 연료의 양은 사용 중인 로켓의 종류와 고도 등 여러가지 조건에 많이 좌우 합니다.
아폴로 달 임무에 사용된 새턴 V 로켓은 발사하는 데 2,000톤 이상의 연료를 사용했고, 스페이스X 팔콘 9 로켓은 약 1,470톤의 연료를 사용하였습니다.