어떻게 지구 위에서 돌고 있는지, 어느 길로 다니는지, 누가 가장 먼저 시작했는지
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“야, 쟤 뭔데 맨날 너 따라다녀?”“갑자기 무슨 소리야?”“쟤 맨날 네 주변 맴돌잖아. 이름이 뭐래?”“아~위성,아마 쉽게 날 못 떠날꺼야.내가 매력이 좀 넘쳐.”하늘 위에는 스스로 빛을 내는 별(항성),빛을 반사해서 반짝이는 별,그 주위를 맴도는 별그리고 사람이 만든 별이 있다.하지만 진짜 별은태양처럼 스스로 빛을 내는 것을[별]이라고 한다.그리고 이 별이 주는 빛을 받아반사해서 빛을 내는 것들에행성, 위성, 소행성이 있다.가장 쉬운 예로 진짜 별, [태양]을 중심으로행성에 속하는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성이 있다.그리고 이런 행성 주위를 도는 것이 바로 [위성]이다.위성 역시 스스로 빛을 내지 못한다.매일 밤 하늘에서 보는 [달] 역시 위성에 속한다.영화 제목으로도 잘 알려진 [타이탄] 역시 토성에 속한 위성이다.그럼, 인공위성은?역시 위성과 같다.우리가 인공적으로 쏘아 올려달처럼 지구를 돌게 만든 것이 인공위성이다.물론 그냥 돌라고 올려보낸 것은 아니다.날씨, 과학 실험, 통신 등의 목적을 위해 보냈다.내 주위를 맴도는 인공위성, 널 파헤쳐 주겠어!◆ 신기하다 너, 거기 어떻게 있는거야?대기권 밖으로 쏘아 올려진 인공위성이계속 지구를 돌기 위해서는지구 중력을 이기기 위한 충분한 속도가 필요하다.지구 표면 수평방향으로최소한 7.9km/sec 속도가 돼야 하며이보다 낮으면 지구 중력 때문에결국 지구 쪽으로 다시 되돌아 오게 된다고 한다.지구가 당기는 중력과로켓이 지구를 도는 회전에 의한 원심력이[평행]을 이뤄 지구를 공전한다.인공위성이 도는 궤도가 높아질수록지구에서 당기는 힘이 약해지므로필요한 속도는 느려진다.대신 지구를 한 바퀴 도는데 필요한 시간은 길어진다.인공위성의 높이가 3만 6,000km에 이르면주기가 24시간이 돼지구 자전 주기와 같아진다.따라서 인공위성을 적도 위에서높이 3만 6,000km 궤도에 올리면위성은 지구와 함께 돌게 되고마치 머리 위에 멈춰 있는 것처럼 보인다.◆ 인공위성에게도 길이 있다사람이 각자 가는 길이 다르듯인공위성 역시 크기나 모양, 임무 등에 따라자신만의 길(궤도)이 있다.≫[정지궤도] 위성지구의 자전 주기와 같은공전 주기를 가지고 약 3만 6,000km 고도에서지구 주위를 돈다.때문에 지구에서 보면 항상 [같은] 곳에위성이 떠있는 것처럼 보인다.통신 위성, 기상 위성 등으로 사용된다.대기가 거의 0에 가까운,지구 대기의 최상층부를 도는 위성이다.대기 밀도가 거의 없어천문 관측 시 대기 영향을 받지 않는다.500~1,500km 정도 궤도에서 돌면서지구의 아름다운 모습을 찍을 수 있다.지구 광경 사진 대부분이저궤도 위성에서 찍어오는 사진들이며,허블 우주망원경으로 먼 우주를 촬용하기도 한다.주로 원격탐사 위성, 기상관측, 지구관측 등의 목적으로 사용된다.인공위성이 500km 안쪽에서 돌면공기저항 때문에 1년내에 떨어지게 되고,1,500km 이상에서는 지자기 영향을 받는다고 한다.저궤도 위성의 특별한 형태로,북극과 남극을 잇는 궤도를 도는 위성이다.위성이 북극과 남극을 도는 동안 지구는 자전한다.이로 인해 인공위성이 [서쪽]으로조금씩 [치우쳐]가는 현상(인공위성의 서편현상)을 볼 수 있다.관측위성, 군사위성, 일부 기상위성 등으로 사용된다.극궤도 위성처럼 북극과 남극을 잇는 궤도를 돈다.극궤도 위성과는 달리[계란 모양]의 타원궤도를 그리며 지구를 돈다.원 궤도와 달리 지구로부터의 거리가 일정하지 않다.고도가 높은 지점과 낮은 지점이 생긴다.고도가 높은 지점은 [원지점],낮은 지점은 [근지점]이라 한다.[근지점]에서는 [빠른] 속도로 움직이고[원지점] 근처에서는 아주 [느리게] 움직이게 된다.즉, 위성 고도가 [낮을]수록 [빠르게] 움직이고고도가 [높을]수록 [느리게] 움직인다.근지점은 [남반구]에,원지점은 [북반구]에 오도록 궤도를 형성하면위성은 남반구보다는 [북반구]에 훨씬 더 [오래] 머무르게 된다.따라서 정지궤도 위성을 사용할 수 없는러시아 같은 [고위도]에 위치한 국가에서의통신용으로 사용한다.◆ 인공위성 [탄생스토리]인공위성은 단순한 기계장치가 아니다.[우주]라는 환경 조건에 견디면서자신의 임무를 소화해야 한다.위성이 발사 될 때의 충격,영하 180°C부터 영상 120°C까지의 온도변화를견딜 수 있어야 하고, 우주에서 생기는 다양한 상황에서버틸 수 있어야 한다.만만치 않은 우주 생활 속 임무를 완수해야 하는 인공위성,어떻게 만들어지는지 알아보자.√ 인공위성은전체 시스템의 구성과 위성 운용 방법,지상과의 송수신 체계,발사체와의 연결과 분리 방법 등을 고려해 [설계] 한다.√ [예비모델]을 만든다.위성을 우주로 보내기 전,문제를 발견하고 설계를 수정 보완하기 위해예비모델로 전기적 기능시험,구조 열시험,소프트웨어시험 등각종 지상검정시험을 수행한다.√ 실제 우주로 가게 될 [비행모델에 대한 설계]를 하고,비행모델 부분품을 제작한다.또한 각 부분품에 대해 성능 검증을 한다.√ 위성체 조립실에서 최종 [구조체 조립]을 시작한다.임시 조립된 구조체에 본체인버스계, 추진계, 주탑재체계 순서로 조립하고태양전지판을 장착해 위성체를 완성한다.√ 조립이 끝난 후 [단계별 시험]을 진행한다.① 발사환경시험인공위성이 로켓에 실려 우주로 날아갈 때 발생하는진동과 소음, 충격 등에 대비하기 위한 시험.② 궤도환경시험우주는 극저온과 극고온(영하 180℃~영상 120℃), 진공상태.인공위성이 우주와 유사한 환경에서잘 작동할 수 있는지를 알아보는 시험.③ 전자파환경시험우주에는 우리 눈에 보이지 않는 많은 전자파 존재.이같이 강한 전자파들에 대비하는 시험.√ 발사장으로 이동해 발사체(로켓)와 [최종 조립]에 들어간다.각종 시험을 수행한 후 발사대에 설치한다.√ 관제소 지시에 따라 발사!!√ 위성이 목표 궤도에 성공적으로 진입하게 되면지상과의 교신을 통해서 궤도를 수정하거나위성의 상태, 기능을 점검한다.그리고 초기운용을 거쳐 정상운용 상태로 들어가본격 임무를 수행한다.
◆ 세계최초, 국내최초 위성 이야기세계 최초의 인공위성은1957년 10월 4일 구 소련이 발사한[스푸트니크 1호(Sputnik-1)]다.대기에 관한 여러 자료를 기록하고 전송하는 역할을 했다.스푸트니크 1호는지름 58cm의 구 모양으로 83kg 정도였다.고도 900km 지구 저궤도에서24시간 동안 지구를 16번 회전하며약 6,000만km 정도 여행한 것으로 알려져 있다.그리고 1958년 1월 4일,발사한 지 석 달 만에 지구 대기권으로 떨어졌고 불타버렸다.우리나라 인공위성은 선진국에 비해 30~40년 정도 늦게 시작했다.1980년대 말, 우주개발 계획을 수립하기 시작,90년대에 접어들면서 본격적으로 우주 개발을 시작했다.첫 우리나라 인공위성은 [우리별 1호(KITSAT-1)]다.1992년 8월 11일 오전 8시 8분(한국시간)남미 프랑스령 기아나 쿠루 우주센터에서프랑스 발사로켓 [아리안 V-52]에 의해 발사된352 x 356 x 670㎜ 무게 48.6㎏ 소형 위성이다.지구 촬영 임무와 지구 주변 방사선 측정 등 과학 실험을 수행했다.우리별 1호는 1989년부터 KAIST 인공위성 연구센터가영국 써리(Surrey) 대학의 기술 지원을 받아 개발됐다.이로써 우리나라는 전 세계에 25번째 인공위성 보유국이 됐다.이후 우리별 1호를 수정 보완해1992년 우리별 2호를 발사했으며최초로 인공위성을 독자 개발,1999년 우리별 3호를 발사했다.국내 첫 방송통신위성은[무궁화 1호]로1995년 8월 5일 발사,현재 6호까지 발사됐다.
인공위성 시스템의 독자 개발 능력을 키우고운용 및 이용기술 기반 확보를 목표로 개발된다목적 실험위성 [아리랑 1호]는1999년 12월 21일 발사됐다.한반도 관측과 해양 관측,과학실험 등 다양한 임무를 수행했으며이후 아리랑 3호까지 발사됐다.우리나라 최초의 우주관측 위성[과학기술위성 1호]는 2003년 8월 27일 발사됐다.이는 기존 우리별 1, 2, 3호의 개발경험을 바탕으로천문학적 관측을 시도하는 최초의 위성이다.오는 21일이면 러시아에서 발사 준비를 마친[과학기술위성 3호]가 발사된다.국내 최초로 독자 개발한근적외선 위성 카메라와소형영상 분광기가 탑재돼 있다.발사 후 600km 상공에서 2년간 운영된다.우주천문학 연구와지구관측 통한 기초 연구,국가재난 피해 등모니터링에 활용된다.국내 최초로 독자 개발된 근적외선 위성 카메라와소형영상 분광기가 탑재돼 있다.통신해양기상위성인 [천리안 위성]은2010년 6월 27일 발사에 성공했다.기상, 해양, 통신의 3개 탑재체(기상관측센서, 해상관측센서, 통신 중계기/안테나)를 탑재하고 있어위성통신과 해양관측 및 기상관측의 복합임무를 수행하고 있다.지난 1월 30일,우리나라 위성 발사체 기술로 쏘아올린 [나로과학위성].다른 나라에 의존해 발사했던 것에서우리 땅에서 우리나라 위성을 쏠 수 있다는 것을 보여준 위성이다.[사진 = 한국항공우주연구원]