들어는 봤지만 자세히 모르는 인공위성에 대해 살펴봅니다.

인공위성은 인간이 인공적으로 제작한 천체로 우주에서 운영됩니다.

지구와 다른 천체들을 관찰하거나 통신, 탐사, 교통 등 다양한 목적으로

개발된 인공위성은 우주로 발사되어 지구 궤도를 돌며 활동합니다.

 

인공위성 매우 궁금해요.

 

 

들어는 봤지만 자세히 모르는 인공위성에 대해 살펴봅니다.

인공위성은 크게 통신과 지상 관측, 탐사, 군사 용도로 분류됩니다.

1. 인공위성이란?

인공위성은 일반적으로 로켓으로 우주로 발사되며, 그 후에는 자신의 내장된 엔진이나

운동 에너지를 활용하여 궤도를 조절하면서 목표 지점으로 이동합니다.

위성은 고도와 궤도 경사를 고려하면서 정확하게 배치되어야 합니다.

1) 통신 위성

통신 위성은 지구상 한 지점에서 다른 지점으로 정보를 전송합니다.

텔레비전과 라디오 송신, 전화 통화 등의 다양한 통신 서비스를 제공합니다.

2) 지상 관측 위성

위성은 지구의 대기, 해양, 토양, 기상 등을 모니터링하고 연구하는데 사용됩니다.

지구 관측 위성은 기상 예보, 자연재해 감시, 환경 모니터링 등에 활용됩니다.

3) 탐사 위성

탐사 위성은 다양한 천체를 탐사하거나 조사하는데 사용되는데, 예를 들어 달이나

화성과 같은 행성 연구, 외계 행성 탐사에 이용됩니다.

4) 군사 위성

군사 위성은 군사 목적으로 사용되며, 통신과 탐지, 정찰 등이 주요 임무입니다.

 

2. 인공위성 궤도

인공위성의 궤도는 해당 위성이 지구 또는 다른 천체 주위에서 움직이는 경로를 말하며,

궤도의 특성은 위성의 운영 요건, 무게, 에너지 등 다양한 요소에 의해 달라집니다.

궤도를 정확하게 계획하고 유지하는 것은 위성의 효율적인 운용과 목표 달성에 큰

영향을 미치기에 그 용도에 따라 적절한 궤도 선택을 해야 합니다.

1) 고도

궤도의 고도는 위성이 지구의 표면에서 얼마나 높이 자리 잡고 있는가를 나타냅니다.

고도가 높을수록 궤도는 더 멀리 떨어져 있으며, 통신 위성은 고도가 높은 궤도에 보통은

배치됩니다. 궤도는 저궤도, 중궤도, 고궤도로 분류됩니다.

2) 궤도 경사

궤도 경사는 위성 궤도 평면이 적은 평면에 대해 어느 정도 기울어져 있는지를 나타냅니다.

궤도 경사가 0도인 경우 궤도는 적도 평면에 위치하며, 궤도 경사가 증가할수록 적도

평면과의 각도가 벌어집니다.

3) 주기

궤도 주기는 위성이 한 바퀴를 도는 데 걸리는 시간을 나타냅니다. 고도가 높을수록 주기가

길어지며, GEO에서는 지구 자전 주기와 동일하게 24시간이 됩니다.

4) 회전 방향

궤도를 따라 위성이 움직이는 방향은 시계방향이나 반시계방향으로 나타날 수 있습니다.

5) 원형도

궤도의 원형도는 궤도의 형태가 얼마나 원형에 가까운지를 나타내는데, 원형도가 0에

가까울수록 궤도는 원형에 가깝습니다. 높은 원형도는 궤도가 타원형임을 의미합니다.

6) 마할라노비스 매개변수 

이는 궤도의 위치를 나타내는 중요한 매개변수 중 하나로 특정 시점에서 위성의 위치를

정확히 알아낼 수 있습니다.

 

3. 인공위성 제작 및 진행

인공위성의 제작은 고도의 기술과 엔지니어링이 매우 복잡한 과정을 거칩니다.

인공위성 제작의 주요 단계들에 대해 알아봅니다.

1) 목적

인공위성을 만들기 전에 어디에 사용되는지의 목적이 정의되어야 합니다.

통신, 지상 관측, 탐사, 군사 등 다양한 목적이 있을 수 있기에 위성이 갖춰야 할 요구

사항이 우선 정의되면, 이를 기반으로 설계를 시작할 수 있습니다.

2) 설계 단계

목적과 요구 사항을 바탕으로 위성의 구조와 크기, 무게, 에너지 공급 방법, 센서 및

장비 등을 설계하고, 위성이 활동하는 환경에 맞춰 내구성과 안정성을 고려 설계합니다.

3) 제작 및 조립

설계가 완성되면 실제 부품 및 장비들을 제작하고 조립합니다. 여기에 고려해야 할

부분은 경량 소재 사용과 내열성, 내구성이 중요하게 포함됩니다.

4) 전력 공급 시스템 설치

인공위성은 보통은 태양 전지판을 사용하여 태양광 에너지를 수집합니다.

전력 공급 시스템은 위성이 태양에서 에너지를 효율적으로 수집, 저장할 수 있게 합니다.

5) 통신 및 제어 시스템 구축

통신 시스템은 지상 통제 센터와의 통신을 가능케 하며, 제어 시스템은 위성의 운영을

관리 감독합니다. 이러한 시스템은 위성의 궤도를 조절하고 임무 수행을 위해 설계됩니다.

6) 센서 및 과학적 도구 탑재

인공위성은 목적에 맞게 다양한 센서와 과학 도구가 탑재되고, 이는 지구나 우주의 여러

현상을 관측하고 연구함을 목적으로 합니다.

7) 발사 전 검사와 테스트

위성은 발사 전에 정교한 검사와 테스트를 거칩니다. 환경 조건, 성능, 안전 등이

검증되어야 하고, 만약에 문제가 발생하면 바로 수정에 들어가야 합니다.

8) 발사 및 궤도 진입

위성은 로켓을 사용하여 우주로 발사되어 정확하게 궤도에 진입합니다.

궤도는 위성의 목적과 임무에 맞게 정밀하게 계산되고 설정됩니다.

9) 운영 및 유지

위성이 궤도에 진입하면 운영 단계로 들어가고, 지속적인 모니터링, 유지, 보수가 됩니다.

 

4. 인공위성의 역할과 활용

1) 통신 분야

통신 위성은 지구의 여러 지점 간에 음성, 데이터, 영상 등을 전송합니다.

광역 대역폭과 긴 전송 거리를 제공하여 긴 거리 통신이 필요한 지역에 특히 유용합니다.

2) 지상 관측 및 감시

지상 관측 위성은 지구의 대기, 해양, 토양, 기상 등을 지속해서 모니터링하여 환경 변화의

추적과 예측에 사용되며, 자연재해 감시와 환경적인 요소, 농업, 도시 계획에 활용됩니다.

3) 위성 탐사와 탐험

탐사 위성은 태양계의 다양한 천체들 조사와 외계 행성들의 특성을 연구하는 데 활용됩니다.

행성, 달, 소행성, 우주의 상태 등에 대한 정보를 수집하고 지구 외 천체에서 자원을 찾기

위한 연구에도 기여합니다.

4) 위성 항법 및 위치 결정

항성 위성은 GPS와 같은 글로벌 위치 결정 시스템에 사용되어 위치 정보를 제공하고,

항공, 해상, 땅에서 정확한 위치 파악을 하게 합니다.

5) 군사 용도

군사 위성은 통신, 정찰, 탐지, 항법, 군사 정보 수집 등의 다양한 군사 용도로 사용되며, 위성은

군사 작전의 효율성을 높이고, 정밀한 정보를 제공해 군대의 응급 상황에 대처토록 합니다.

6) 우주 연구 및 우주 탐사

허블 우주 망원경과 같은 우주 관측 위성은 먼 우주의 천체들을 관측하여 우주의 기원과 

진화에 대한 연구에 기여하고, 행성, 달, 태양계의 다른 천체를 조사하여 우주에 대한 이해를

높이는 데 확장하게 시켜 줍니다.

7) 금융 및 경제 분야

위성 기술은 금융 및 경제 분야에도 활용됩니다. 

금융 거래 및 거시적인 경제 활동을 모니터링하고 예측하는 데 활용됩니다.

8) 재난 관리 및 구호 활동

위성은 자연재해의 감지와 모니터링, 구호 활동 지원에 사용됩니다. 위성 영상은 재해 이후의

피해를 빠르게 평가하고 구호 작업을 조직하는 데 도움을 줍니다.

 

5. 인공위성 폐기

인공위성은 사용 목적을 다하거나 고장이 난 경우에 이를 안전하게 지구 궤도에서 제거하는

과정을 '인공위성 폐기' 또는 '위성 해체'라고 합니다. 인공위성 폐기는 국제적으로 정한

규칙과 지침에 따라야 합니다. 그 폐기 방법을 살펴보겠습니다.

1) 귀환과 소멸

위성을 지구 궤도에서 내려오게 하고, 대기권에 진입시켜 소멸시키는 방법입니다.

위성이 대기권에 진입하면 마찰과 열로 인해 소멸하게 됩니다.

2) 귀환 후 지표로 낙하

일부 큰 위성은 지구 표면에 부딪히지 않도록 귀환한 후 대기권에서 소멸하지 않고 지표로

낙하시킬 수 있는데, 이 떄는 인구 밀집 지역이 아닌 해양 등이 선택됩니다.

3) 극궤도 폐기

위성을 극궤도에 보내 궤도의 피크를 낮추고, 결구 대기권으로 진입해 소멸하는 방법으로

이는 극궤도의 특성상 대기권에 진입하는 데 더 적은 연료가 소요되는 장점이 있습니다.

4) 엔진 사용 폐기

일부 고정 궤도에 있는 위성은 기본적으로 대기권 진입이 어렵기 때문에 엔진을 사용하여

궤도를 낮추어 폐기하는데, 이 방법은 정밀한 궤도 제어가 필요한 경우에 활용됩니다.

5) 폐기 궤도로 이동

위성을 안전한 폐기 궤도로 이동시켜 지구에서 멀리 떨어진 장소에서 안전하게 폐기하는

방법도 고려되고 있습니다.

 

6. 결론(인공위성과 인간과 환경과의 연관관계)

인공위성은 인간과 환경과의 긴밀한 연관관계를 형성하고 있습니다. 다양한 분야에서

인공위성이 수행하는 임무들을 모니터링하고 이해하며, 인간의 삶과 지구 생태계를

지원하는 개선하는 데 크게 기여합니다. 지구 환경 실시간 모니터링을 통해 기후 변화와

지구 온난화, 자연재해 등에 대한 정보를 지원하고, 농업 및 수자원 관리에 도움을 줍니다.

위성은 작물 상태와 수분 상태 등을 평가해 농작물 생산성을 예측합니다. 글로벌 통신

인프라를 제공해 인간 간의 소통을 원활하게 하며, 이는 비즈니스, 교육, 의료 등 다양한

분야에서 인간과 환경에 영향을 미칩니다. 항공 및 해양 교통 관리, 우주 연구와 탐사, 환경

정책 및 경제 분석에도 활용됩니다. 이처럼 인공위성은 인간과 환경 간의 연관된 다양한

면에서 기능을 다하며 환경 문제에 대한 인식과 대응을 강화하는 데 큰 역할을 합니다.