인공위성에 이동 원리에 대해 궁금해요
지구를 도는 인공위성은 지구주위를 돌때 추진체를 이용해서 도는지 아니면 어떤 과학적 원리로 지구주위를 돌수 있는 건지 궁금합니다.
안녕하세요. 정준민 과학전문가입니다.
인공위성이 운동하는 데 적용되는 기본 원리는 뉴턴의 운동 법칙입니다. 이 법칙은 물체의 질량과 가속도에 따라 그 물체가 가하는 힘을 설명합니다. 또한 지구의 중력은 모든 물체를 지구 중심 방향으로 인력으로 끌어당깁니다. 이러한 중력은 인공위성을 지구에 끌어당기는 힘을 제공합니다.
위성은 일정한 속도와 방향을 유지하여 지구 주위를 움직입니다. 이것을 위해 인공위성은 로켓 엔진을 사용하거나 처음에 발사될 때 충분한 속도를 얻어야 합니다. 그 후, 인공위성은 지구 중력과의 상쇄로 중력과 적절한 운동을 유지하게 됩니다.
위성이 지구 주위를 움직이는 곡선 궤도를 따를 때, 가장 가까운 점을 근지점(Perigee)이라고 하며, 가장 먼 점을 원거리(Apogee)라고 합니다. 인공위성은 이러한 궤도에서 일정한 속도와 방향을 유지하며 지구 주위를 움직입니다.
위성 운영자는 위성의 궤도와 속도를 조정하여 위성이 원하는 위치에서 필요한 임무를 수행하도록 합니다. 이것은 엔진의 활용과 방향 조정을 통해 이루어집니다.
요약하면, 인공위성은 중력과 운동 원리를 기반으로 지구 주위를 움직입니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
인공위성이 지구 주위를 돌 수 있는 이유는 중력과 원심력의 평형 때문입니다. 인공위성은 지구의 중력에 의해 지구로 떨어지려고 합니다. 하지만 인공위성이 지구 주위를 매우 빠른 속도로 회전하고 있기 때문에, 인공위성에는 원심력이 작용합니다. 원심력은 인공위성을 지구에서 멀어지게 하는 힘입니다. 이러한 중력과 원심력이 평형을 이루면, 인공위성은 지구 주위를 일정한 궤도로 돌게 됩니다.
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.
한 물체가 한 점을 중심으로 원운동을 할 때는 안으로 당기는 구심력과 바깥으로 당기는 원심력이 평형을 이룰 때 가능한 일입니다. 즉 인공위성이 지구를 중심으로 도는 것은 구심력인 중력이 작용하고 그 반대로 원심력이 중력과 같은 힘을 작용하는데 이것은 인공위성이 원 궤도에 벗어나지 않게 엔진을 작동시켜 원심력을 더합니다. 그래서 구심력(중력) =원심력(인공위성 엔진) 이렇게 평형을 이루어서 원운동을 합니다. 그러나 연료가 떨어지면 구심력=원심력이 유지되지 못해서 지구로 인공위성이 떨어집니다. 그 때 일어나는 위험을 방지하기 위해 엔진출력을 최대를 하여 우주로 보내거나 엔진출력을 조절해서 지구에 있는 바다로 떨어지게 유도합니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
관성의 법칙과 지구의 중력으로 인해 인공위성이 지구를 계속해서 도는데 필요한 에너지는 필요 없습니다. 즉, 등속원운동을 계속하는것이지요. 지구는 둥글기 때문에 어떤 물체를 앞으로 똑바로 던지면 바닥에 떨어지지 않고 쭉 날아가야 하는데, 지구의 중력 때문에 바닥에 떨어지게 됩니다. 높은 곳에서 물체를 놓으면 보통 1초에 5m/초씩 속도가 빨라지면서 바닥으로 떨어지게 됩니다. 따라서 위성을 처음에 1초당 지구에서 5m씩 멀어지는 속도로 발사한다면 지구의 중력과 평형이 되어 일정한 거리를 유지하며 지구 주위를 도는 겁니다. 그 속도는 약 7.9㎞/초이며, 이 속도로 돌 수 있도록 인공위성을 궤도 위에 올려놓으면 인공위성은 90분에 지구를 한 바퀴씩 돌게 됩니다.
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