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'저궤도'에 해당되는 글 2

  1. 2012.06.04 인공위성, 궤도의 종류
  2. 2011.01.03 대한민국 인공위성, 아리랑 위성 시리즈

모든 위성은 자신만의 궤도가 있습니다.

위성의 임무에 따라 궤도의 형태도 다른데, 일반적으로 고도에 따라 저궤도, 중간궤도, 지구정지궤도 등으로 구분됩니다.

또한 특정 목적을 위해 크기나 모양이 특이한 극궤도, 타원궤도도 있습니다.


○ 저궤도(Low Earth Orbit)



저궤도 위성은 대기 밀도가 거의 0에 가까운, 지구 대기의 최 상층부를 도는 위성입니다.

이러한 저궤도 위성은 지구와 가까이 돌고 있어 지구의 아름다운 광경들을 볼 수 있는데, 우주에서 찍어오는 아름다운 사진들이 거의 저궤도에서 찍어오는 사진들입니다.

또한 대기 밀도가 거의 0에 가깝기 때문에 천문 관측 시에 대기에 의한 영향을 받지 않습니다.

따라서 허블 우주망원경 같은 관측 장비를 궤도상에 올려서 먼 우주를 촬영하는데 사용한 바 있습니다.

저궤도 위성은 주로 고도 500km~1500km이하의 궤도에서 돌고 있습니다.

500km 안쪽에서는 인공위성이 공기저항으로 1년 내에 추락하게 되고, 1500km이상에서는 밴 앨런대로 인해 지자기의 영향을 받게 되기 때문에 500~1500km의 궤도를 유지하도록 하고 있습니다.

다만 특별한 고해상도 사진 획득을 목적으로 하는 첩보위성은 500km 보다 훨씬 낮은 고도에서 단 단 기간 동안 지구를 돌며 정찰 임무를 하고 추락하기도 합니다.

저궤도는 기상 관측, 지구 관측 등의 목적으로 많이 사용됩니다.

우리나라의 우리별 시리즈, 아리랑 시리즈 등의 인공위성이 저궤도 위성입니다.


○ 극궤도(Polar Orbit)


극궤도 위성은 저궤도 위성의 특별한 형태로, 북극과 남극을 잇는 궤도를 돕니다.

위성이 북극과 남극을 도는 동안 지구가 자전하게 되는 데, 그로 인해 인공위성이 서쪽으로 조금씩 치우쳐가는 현상(인공위성의 서편현상)을 볼 수 있습니다.

지구의 전체표면을 관측할 수 있다는 특징이 있으며 이러한 특징을 이용하여 기상위성, 관측 위성, 군사 위성 등으로 사용됩니다.


○ 정지궤도 (Geo-synchronous Orbit)


정지궤도 위성은 지구의 자전 주기와 동일한 공전주기를 가지고 지구 주위를 도는 위성으로 약 3만 6000km고도에서 지구 주위를 돌게 됩니다.

이 때 지구의 자전 주기와 정지궤도 위성의 공전 주기가 같기 때문에 항상 같은 지역의 위에 떠있는 것처럼 보이게 됩니다.

따라서 우리가 하늘을 볼 때 정지한 것처럼 보이게 되는 것입니다.

이러한 정지궤도 위성은 통신위성, 기상위성 등의 목적으로 사용되며, 우리나라 천리안위성이 정지궤도 위성입니다.


○ 타원궤도(Elliptical Orbit)

극궤도 위성과는 달리 계란 모양의 타원궤도를 그리며 지구를 돕니다.

모든 위성의 궤도는 윈 또는 타원의 형태를 가지고 있습니다.

원형의 궤도는 지구와의 거리, 즉 고도가 일정하고 속도 또한 일정하게 움직이고 있습니다.

반면 타원형의 궤도는 지구로부터의 거리가 일정하지 않아서 고도가 높은 지점과 고도가 낮은 지점이 생기게 됩니다.

이 때 고도가 가장 높은 지점을 원지점 , 고도가 가장 낮은 지점을 근지점이라고 합니다.

타원형 궤도를 도는 위성들은 근지점 근처서는 아주 빠른 속도로 움직이고, 원지점 근처서는 아주 느리게 움직이게 됩니다.

다시 말해서 위성의 고도가 낮을수록 빠르게 움직이고 고도가 높을수록 느리게 움직이게 됩니다.

이러한 원리를 이용한 특수 형태의 궤도를 몰니야(Molniya)궤도라고 하는데, 정지궤도 위성과 통신을 항 수 없는 고위도 지방에서 통신이나 방송용으로 사용하고 있습니다.

즉, 근지점은 남반구에, 원지점은 북반구에 오도록 궤도를 형성하면 위성은 남반구보다는 북반구에 훨씬 더 오래 머무르게 됩니다.

따라서 적도상의 정지궤도 위성을 사용할 수 없는 러시아 같은 고위도에 위치한 국가에서는 이러한 몰니야 궤도상의 위성을 이용해서 통신을 할 수 있습니다.

<자료=한국항공우주연구원 제공>


 


posted by 글쓴이 과학이야기

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아리랑 위성 프로젝트는 한국항공우주연구원이 대한민국의 본격적인 상용위성 시대를 열기 위해 전개하고 있는 다목적 실용위성 시리즈입니다.

1999년부터 발사된 아리랑 위성은 그동안 진화에 진화를 거듭하며 우리에게 막강한 지구관측 능력을 안겨주고 있습니다. 

저궤도 실용 관측위성인 다목적 실용위성은 1999년 1호 발사를 기점으로 현재 1m 급 해상도의 다목적실용위성 2호를 궤도상에서 운영 중이며, 또 발사 순서대로 아리랑 5호, 3호, 3A호를 개발 중입니다.

6.6m급 해상도의 아리랑1호에서 시작된 영상촬영 능력은 아리랑 2호이 1호보다 무려 40여 배 향상된 1m급으로 발전했습니다.

또 2012년 발사 예정인 ‘아리랑 3호'에는 이보다도 진일보한 해상도 70㎝급의 광학카메라가 탑재됩니다.

광학 탐지 뿐만 아니라 올해 발사 예정인 ‘아리랑 5호'는 구름이 있거나 야간에도 촬영이 가능한 전천후 관측 영상레이더를 장착하고 있습니다.

아리랑 5호가 궤도에 오르면 우리나라는 전천후 레이더 영상을 확보해 광학영상과 상호 보완적으로 지형·지리정보, 원격탐사, 정밀관측 등 국내외 수요 영상활용 및 고부가가치를 창출할 수 있게 됩니다.

또 개발 중인 ‘아리랑 3A호'에는 적외선 영상정보를 획득할 수 있는 PAN/MS/IR 카메라가 탑재됩니다.

이에 따라 우리나라는 고성능 광학, 레이더, 적외선카메라의 라인업을 갖춰, 주·야간은 물론 기상 상태 등에 관계 없이 지표면을 관측할 수 있는 나라가 될 것입니다.


◆아리랑 1호(무게 470kg, 685㎞ 저궤도)
 

아리랑 1호는 1994년부터 개발이 시작된 다목적 실용위성으로 모두 2241억 원의 사업비가 투입됐다.
아리랑 1호에는 주 카메라인 해상도 6.6m의 전자광학탑재체(EOC) 외에 해양관측용인 저해상도 카메라도 장착됐다.
5년간의 제작기간을 거친 아리랑 1호는 1999년 12월 21일 미국 캘리포니아주에 있는 반덴버그 공군기지에서 미국의 오비탈사이언스가 제작한 토러스 로켓에 실려 우주로 올라갔다.
아리랑 1호가 지구를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 98분.
지상고도 685㎞의 상공을 돌면서 동서 15㎞ 폭을 남북방향으로 관측, 우리나라와 그 주변부에 대한 전자지도 제작과 해양관측, 우주환경 관측 등 3가지의 주요 임무를 수행했다.
아리랑 1호는 1초에 2장씩, 하루 120장의 사진을 대덕에 있는 지상국으로 보냈다.
2008년 2월 20일 임무가 공식 종료되기 전까지 아리랑 1호는 임무설계기간보다도 3년을 더 작동하면서 8년 10일 동안 지구를 4만 3000여 바퀴나 돌며 총 44만 장의 각종 자료사진을 찍어 보내는 등 국내 위성산업 발전에 큰 역할을 했다.


◆아리랑 2호(무게 800kg, 685㎞ 저궤도)


아리랑 2호는 685㎞ 저궤도에서 한번에 15㎞ 폭으로 지상에 있는 물체를 1m급의 고해상도로 촬용할 수 있는 성능을 자랑한다.
2006년 러시아 플레체스크발사장에서 러시아 발사체 ‘로콧'에 의해 발사된 뒤 임무설계기간인 3년을 넘어선 지금까지도 아무런 문제없이 운용 중이다.
아리랑 2호가 지구로 보내오는 위성영상은 국토관리, 자원탐사, 농업 및 산업활용, 해양감시 등에 활용되고 있다.
특히 아리랑 2호는 프랑스의 스팟 이미지사와의 위성영상 수출 계약을 통해 지금까지 2000만 달러가 넘는 위성사진을 해외에 판매하는 등 수출 효자상품의 노릇도 톡톡히 하고 있다.

◆아리랑 3호(제작중, 무게 1000kg 내외, 685㎞ 태양동기궤도)



아리랑 3호는 국가 수요 및 상업적 위성 영상 제공을 목표로 지난 2004년부터 2872억 원을 투입해 개발 중인 고해상도 지구관측 위성이다.
아리랑 3호에는 해상도 70㎝급 광학카메라가 탑재된다.
아리랑 3호는 2012년 일본 다네가시마 우주센터에서 발사될 예정이다.


◆아리랑 3A호(제작중, 무게 1000kg 내외, 530㎞ 태양동기궤도)

아리랑 3A호는 적외선 영상정보의 자주적 확보와 활용을 도모하고 주야간 지상해양 관측을 위한 PAN/MS/IR 카메라가 탑재된 저궤도 실용위성이다.
특히 다목적 3A호 본체기술을 민간으로 이전해 우주개발 자립도를 높이고, 국내 우주산업을 본격적으로 육성하는 촉매 역할을 하고 있다.
오는 2013년 9월 발사 예정이며 임무 수명은 4년이다.


◆아리랑 5호(무게 1400kg, 550㎞ 태양동기궤도)
올해 상반기 중 발사 예정인 아리랑 5호는 한반도의 전천후 지상·해양 관측을 위한 영상레이더를 탑재한 저궤도 실용위성이다.
이 위성을 통해 한국항공우주연구원은 국내 최초의 전천후 영상레이더 지구관측위성의 개발 기술을 확보했다.
임무수명은 5년이며 올해 러시아 야스니 발사장에서 드네프르(러시아 코스모트라스사 제작) 발사체에 실려 우주로 향할 예정이다.


posted by 글쓴이 과학이야기

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