인공위성 궤도는 여러가지로 나눌수 있습니다.

Question

인공위성 궤도는 여러가지로 나눌수 있습니다.

저궤도, 중궤도, 정지궤도, 고궤도로 나눌수 있는 데

인공위성의 공전 속도는 어떻게 정해지는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

인공위성의 공전 속도는 인공위성의 궤도 높이와 지구 중심을 중심으로 하는 중력 가속도와 관련이 있습니다. 이를 토대로, 인공위성의 공전 주기와 속도를 계산할 수 있습니다.

궤도 높이가 높을수록 인공위성의 공전 주기는 길어지고, 속도는 느려집니다. 예를 들어, 지구의 중력 가속도는 고도가 낮을수록 높아지기 때문에 저궤도에 위치한 인공위성은 높은 속도로 공전합니다. 반면, 고궤도에 위치한 인공위성은 지구 중력에 의한 힘이 약해지기 때문에 낮은 속도로 공전합니다.

따라서 공학적으로 인공위성의 궤도 높이와 속도를 계산하여, 인공위성이 안정적인 궤도를 유지할 수 있도록 설계되어야 합니다. 또한, 인공위성의 운영 목적에 따라 궤도 높이와 속도가 다르게 설정될 수 있습니다. 예를 들어, 통신 위성은 지구와의 통신을 위해 지구와 가까운 저궤도에 위치하고, 탐사 위성은 대부분의 시간을 고궤도에서 주변 환경을 관측하면서 보냅니다.

Answer 2

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.인공위성의 공전 속도는 해당 인공위성이 어떤 궤도에 위치하느냐에 따라 다르게 정해집니다.고궤도의 인공위성은 저궤도의 인공위성보다 더 느린 속도로 공전하며, 정지궤도의 인공위성은 지구와 동기적인 속도로 공전합니다. 각각의 궤도는 고유한 공전 속도를 갖고 있으며, 이를 고려하여 인공위성을 설계하고 궤도에 배치합니다.

Answer 3

안녕하세요. 박형진 과학전문가입니다.

지구 주위를 돌고 있는 인공위성도 케플러 제3법칙을 따르게 되는데 지구 중심에서 인공위성까지의 거리의 세제곱은 인공위성의 공전주기의 제곱과 같게 됩니다. 만일 두 개의 인공위성이 지구 중심에서 똑 같은 거리에서 지구를 돌고 있다면 서로 지구를 한 바퀴 도는 공전주기는 서로 같을 수밖에 없습니다. 또한, 지구주위를 공전하는 주기가 같으면 모든 인공위성은 지구 중심에서 같은 거리에서 돌게 될 것입니다.

예를 들어 지상에서 1,000km 떨어진 인공위성은 지구 중심에서 보면 7,400 km 떨어져 돌고 있는 셈인 것입니다. 이 인공위성의 공전주기를 계산하면 1.8시간이 되는데 즉, 1시간 48분 만에 지구를 한 바퀴를 공전하고 있는 것입니다. 비행기의 속도는 시속으로 약 1,000 km이니 비행기로 적도를 따라 한 바퀴 쉬지 않고 달려서 돈다면 약 40시간이 걸립니다. 이처럼 알고보면 인공위성은 얼마나 빠르게 돌고 있는지 짐작 할 수 있습니다.

만일 지상에서 약 35,800km 떨어져 돌고 있는 인공위성의 공전주기를 계산하면 약 24시간이고 이것은 지구의 자전 주기와 같습니다. 만일 이 인공위성을 적도 위 35,800km 높이에 쏘아 올리면 지구의 자전과 똑같은 속도로 지구 주변을 공전하기 때문에 어느 곳에서 보든지 이 인공위성은 항상 같은 곳에 있는 것처럼 보이게 됩니다. 이와 같은 인공위성을 정지궤도위성이라고 부르지만 물론 이 인공위성은 정말로 정지해 있는 것은 아닌 것입니다.