인공위성의 비행 원리

인공위성은 어떻게 떨어지지 않고 지구 주변을 돌 수 있는지 궁금할 것이다. 항공기야 양력을 이용해서 비행한다지만, 우주공간은 공기도 없고, 게다가 인공위성은 항공기처럼 연료를 계속 사용해 가며 비행하는 것도 아닌데 말이다.

비밀은 바로 인공위성이 활약하는 곳이 우주공간이고, 또 인공위성은 고속으로 원운동을 하며 비행한다는 데 있다. 공은 던지면 언젠가는 떨어지지만, 세게 던질수록 더 멀리 나가게 되고, 초속 8km로 던지면 지구를 한 바퀴 돌 수 있다. 인공위성도 초속 8km의 속도로 비행한다. 또한 원운동을 하므로 원심력의 영향도 받는데, 이것도 지구 중력을 상쇄시켜 주는 역할을 한다. 그리고 인공위성은 공기가 희박한 우주공간을 날기 때문에 이론상으로는 공기 저항력을 받아 속도가 줄어들지도 않는다. 높은 고도일수록 지구 중력의 영향도 약해진다.

고도가 높아지면 초속 8km 이하의 속도로도 궤도를 유지하는 것이 가능한데, 고도 36,000km에서는 초속 3.1km로도 궤도 유지가 가능하다. 이 속도로 고도 36,000km 궤도를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 지구가 1바퀴 자전하는 시간과 같다. 따라서 고도 36,000km에서 초속 3.1km로 비행하는 위성은 지구에서 보면 정지해 있는 것처럼 보이게 된다. 때문에 이 궤도를 정지궤도라고 한다.

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