우주?

보통 일반인 입장에서 Space X가 위성을 쏘아 올렸다 등의 우주관련 소식들을 볼 때 "아~ 우주에 가는구나~ 로켓 기술이 대단하구나~"라고 막연하게 생각합니다. 그렇게 생각하고 깊이 생각은 잘 안하는데요,, 고래서 간단하게 우주에 대해서 리서치를 했습니다.

전혀~~~ 어렵지 않으니까요 대학교 교양이라고 생각하시고 아~ 우주가 이런거구나. 궤도? 유투버 궤도만 알았는데 궤도가 뭐지? 로켓은 어떻게 쏘지? 등등의 기본적인 수준의 지식을 공유해드리고자 합니다. 저도 잘 모르는데 궁금해서 찾아보다가 같이 공유하면 좋을거 같아서 글을 쓰게 되었어요 :) 그냥 편하게 보실 분들만 가볍게 넘기면서 봐주세요 ㅎㅎ

우주 환경에 대한 이해를 높이는 질문들!!

자~ 먼저 가장 중요한건 중력이겠죠? 지구의 중력을 이겨내야 우주로 가니까요! 가끔 국제 우주 정거장에 있는 우주인들 보면 붕붕 떠다니는 것을 본 적이 있을 겁니다.

그럼 질문입니다.

Q1) 우주는 무중력일까요?

정답은 X입니다.

우주 정거장은 일정하게 저궤도를 돌고 있는데 지구에서 당기는 중력(지구 중력의 약 90%존재)과 그것을 이겨내고 도는 힘이 균형을 이루기 때문에 일정 궤도를 돌 수 있는것 입니다. 즉, 국제 우주 정거장의 우주인들은 국제 우주 정거장이 무중력이라 붕붕 떠다니는 것이 아니라 지구의 중력은 존재하나 일정한 궤도를 돌고 있기 때문에 무중력이다라고 얘기할 수 있는거죠. 일종의 자유낙하인것이죠. 마치 추락하는 엘레베이터에서 사람이 떠 있는? 그런 느낌이라 생각하면 됩니다.

두번째 질문입니다.

Q2) 서울 상공을 지나가는 위성이 저기 도쿄 상공을 지나가는 위성에 가까이 접근하려고 합니다. 지구에서처럼 속도를 높여서 가면 가능할까요?

정답은 X입니다. 위성과 같이 지구에 대해서 일정하게 궤도 운동을 하고 있는 물체는 그 궤도 안에서만 움직입니다! 그래서 다른 궤도의 물체에게 접근하려면 궤도를 수정해야 합니다. 물론 속도를 높이거나 줄여서 궤도를 조정할 수 있긴하지만 더 정확하게는 정확한 타이밍에 원하는 방식으로 궤도를 변경해서 접근을 해야 하는 것이지요.

세번째 질문입니다.

Q3) 그럼 같은 궤도에 있는 인공위성을 잡으려면 속도를 높이면 될까요?

위의 내용에 따르면 불가능하겠죠? 왜냐하면 같은 궤도에 있다는 것은 결국 같은 속도로 움직인다는 것이니까요! 예를들어 국제 우주 정거장은 약 400km 상공에서 초속 7.66km의 속도로 움직이고 있는데 그 궤도에 있는 물체들은 다 저 속도에서 움직이고 있어요! 그래서 같은 궤도에 있다면 동일한 속도를 유지하고 있다는 것이기 때문에 속도를 높이면 궤도가 이탈하게 되는 거죠!

그럼 결국 이 중력을 이겨내려면 속도가 중요한데,,,, 왜냐하면 속도가 어느정도 이상되어야 지구의 중력을 이겨내고 일정하게 궤도 운동을 하거나 아예 지구의 궤도를 이탈해 달이나 태양과 같은 행성에 갈 수 있기 때문이죠. 고러면 이 속도에 대해서도 간략히 알아보죠.

1. 1차 우주속도(저궤도 공전속도) - 초속 7.9km

   • 이 속도는 지구를 돌기 위해 필요한 최소~~~한의 속도를 의미해요. 쉽게 생각해서 만일 여러분이 1초에 약 8km를 갈 수 있는 비행기나 로켓을 타면...! 그러니까 여의도 한강공원에서 마포대교를 건너 광화문까지 1초만에 갈 수 있다면,,,, 지구의 곡률과 일치하기 때문에 여러분은 계속 궤도운동을 할 수 있게 됩니다!

2. 2차 우주속도(지구 탈출 속도) - 초속 11.2km

   • 이 속도는,,, 지구의 중력권을 완전히 벗어날 수 있는 속도에요. 즉, 일론 머스크가 화성에 가려면 최소한 초속 11.2km 이상의 속도로 가야 가능한거죠! 하지만 실전에는 단순히 이 속도로 쏘지는 않구 단계적으로 궤도를 변경하며 서서히~~ 탈출한다고 하네요.

   • 자 그렇다면 여기서 질문!! Q4) 아까 초속 7.9km 에서 궤도 운동이 가능하다고 했는데,,,, 고러면 예를들어 초속 8.5km의 위성은 어떤 운동을 할까요? 정답은,,,,,,, 타원 궤도 운동이에요! 초속 11.2km는 안되니 지구권을 벗어날 수는 없는데 초속 7.9km보다는 많으니,, 원형 궤도는 또 불가능하고! 고래서 타원 궤도 운동을 하는거에요ㅎㅎ 조금 어려워지죠? 이건 간단하게 이따 궤도에서 말씀드릴게요!

3. 3차 우주속도(태양계 탈출 속도) - 초속 약 16.7km

   • 이 속도는 태양의 중력권을 아예 벗어나기 위한 최소 속도에요. 실제로 보이저호는 이 속도를 넘은거죠!

이외에도 여러 속도가 있지만 이 정도만 아셔도 상식선에서는 충분할거 같아요 ㅎㅎ

자 고러면 지금까지 내용을 보면,,, 결국 궤도! 이놈이 디게 중요한거같죠? 고래서 이 궤도에 대해 간략히~ 알아보아요!

궤도

궤도,, 케플러의 법칙 등등 여러가지 이론이 있지만,, 그런거 너무 복잡하죠? 어차피 저희는 우주 관련 기업들을 이해하기 위해 우주환경, 궤도, 중력 등에 대한 이해를 높이고자 하는거니까 고런거는 패스하겠슴다!

먼저 고도에 따라서 궤도를 분류해볼게요!

1. 저궤도

   • 250~2000km로 지구와 가깝습니다. 지구와 가까우니까 지구 중력이 강하겠죠? 고러면 궤도를 유지하려면 속도가 높아야하죠!!! 그래서 저궤도 위성은 속도가 빨라요!

   • 저궤도 즉, 지구와 가까우니 아무래도 고해상도로 관측이 가능하겠죠? 고래서 지구관측 혹은 정찰위성들이 많이들 위치해 있습니당

   • 그리고 ...