위성은 어느 정도 "신비한" 물체입니다. 그들은 우주를 여행하는데, 우리 대부분은 그곳에 가본 적이 없기 때문에 이국적인 장소처럼 느껴집니다. 그것들은 너무 멀어서 우리가 볼 수 없습니다. 그들은 일반적으로 수백만 또는 수십억 달러의 비용이 듭니다. 이는 우리 중 누구도 개인적으로 소유하지 않을 것임을 의미합니다. 등등…
궤도 역학은 우리가 개인적으로 궤도 역학을 쉽게 경험할 수 있는 방법이 없기 때문에 신비할 수도 있습니다. 그러나 약간의 상상력만 있으면 궤도 역학의 기본 개념을 매우 쉽게 이해할 수 있습니다. 우리는 항상 궤도 역학을 가지고 노는 것으로 나타났습니다!
공을 던질 때 어떤 일이 일어나는지 생각해 보십시오. 큰 들판에 서서 투수처럼 야구공을 최대한 세게 던진다고 상상해 보십시오. 공은 100피트(30미터)를 날아간 다음 땅에 떨어질 수 있습니다. 당신은 공을 궤도에 넣었습니다 -- 그것은 단지 공의 궤도가 매우 짧다는 것입니다!
이제 공을 던지는 대신 라이플을 똑바로 쏘았다 고 상상해보십시오 . 총알은 중력에 굴복하여 땅에 떨어지기 전에 1마일(1.6km)을 이동할 수 있습니다.
이제 포탄에 매우 높은 초기 속도를 제공할 수 있는 매우 큰 대포를 쏜다고 상상해 보십시오. 또한 언덕에 대한 걱정을 없애기 위해 세상이 완전히 물로 덮여 있고 대포가 똑바로 수평으로 발사된다고 상상해보십시오. 경로는 오른쪽 이미지와 같습니다.
이 다이어그램에서 껍질이 땅에 닿기 전에 일정 시간 동안 실제로 지구의 곡선을 따라갈 수 있을 만큼 충분히 멀리 가고 있음을 알 수 있습니다.
이러한 예를 고무시키는 한 가지는 공기 저항입니다. 따라서 이 대포를 달에 가져가 가장 높은 산 꼭대기에 장착했다고 상상해 보십시오. 달은 대기가 없고 진공 상태로 완전히 둘러싸여 있습니다. 포탄의 속도를 적절하게 조정하고 대포를 쏘면 포탄은 달의 곡선을 완벽하게 따를 것입니다. 그것은 달의 곡선이 떨어지는 것과 정확히 같은 속도로 떨어질 것이므로 결코 땅에 닿지 않을 것입니다. 결국 그것은 달 주위를 한 바퀴 도는 곡선을 그리며 대포 뒤쪽으로 곧장 달려들 것입니다! 달에는 실제로 이와 같은 극도로 낮은 궤도에 위성이 있을 수 있습니다. 산을 피하기 위해 지상에서 1~2마일 정도 떨어져 있습니다. 그리고 인공위성은 대포에서 발사될 수도 있습니다.
지구에서는 위성이 대기권 위로 올라가 우주의 진공 상태로 들어가 일정 시간 동안 공전해야 하기 때문에 그렇게 쉬운 일이 아닙니다. 200마일(320km)은 대기 간섭을 피하기 위한 최소 높이입니다. 허블 우주 망원경은 600km(380마일) 정도의 고도에서 궤도를 돌고 있습니다. 그러나 원리는 정확히 동일합니다. 위성의 속도는 지구의 곡선이 위성에서 멀어지는 것과 같은 속도로 지구에 떨어지도록 조정됩니다. 위성은 끊임없이 떨어지고 있지만 결코 땅에 떨어지지 않습니다!
다음은 몇 가지 흥미로운 링크입니다.
- 궤도 역학
- 천체 및 궤도 역학
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