오늘은 인공위성의 정의, 지구 궤도의 최초의 인공위성과 인공위성의 유래에 대해 알아보겠습니다.
1. 인공위성의 정의
위성 또는 인공위성은 의도적으로 천체 주위의 궤도에 배치된 물체입니다.
위성은 통신 중계, 일기 예보, 항법(GPS), 방송, 과학 연구, 지구 관측 등 다양한 용도로 사용됩니다.
추가 군사 용도로는 정찰, 조기 경보, 신호 정보 및 잠재적으로 무기 전달 등이 있습니다.
다른 위성에는 위성을 궤도에 배치하는 최종 로켓 단계와 이전에 유용했지만 나중에 없어진 위성이 포함됩니다.
수동 위성을 제외하고 대부분의 위성에는 태양 전지판이나 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)와 같은 탑재 장비를 위한 발전 시스템이 있습니다.
대부분의 위성에는 트랜스폰더(Transponder)라고 불리는 지상국과의 통신 방법도 있습니다.
많은 위성은 비용과 작업을 절약하기 위해 표준화된 버스를 사용하며, 그 중 가장 인기 있는 것은 소형 CubeSats입니다.
유사한 위성은 그룹으로 함께 작동하여 별자리를 형성할 수 있습니다. 우주 발사 비용이 높기 때문에 위성은 최대한 가볍고 견고하게 설계되었습니다. 대부분의 통신 위성은 궤도에 있는 무선 중계국이며 각각 수십 메가헤르츠의 대역폭을 갖는 수십 개의 응답기를 탑재합니다. 위성은 대기에 의한 궤도 붕괴를 피할 수 있을 만큼 충분히 높은 발사체에 의해 표면에서 궤도까지 배치됩니다.
위성은 일반적으로 화학적 또는 이온 추진기에 의한 추진을 통해 궤도를 변경하거나 유지할 수 있습니다.
2018년 기준으로 지구 궤도를 도는 위성의 약 90%가 지구 저궤도 또는 정지 궤도에 있습니다.
정지궤도란 위성이 하늘에 정지해 있다는 뜻이다.
일부 영상 위성은 유사한 조명으로 지구 전체를 스캔할 수 있기 때문에 태양 동기 궤도를 선택했습니다.
지구 주변의 위성과 우주 쓰레기의 수가 증가하면서 충돌 위험도 더욱 심각해졌습니다.
소수의 위성이 다른 천체(예: 달, 화성, 태양)를 공전하거나 동시에 많은 천체(헤일로 궤도의 경우 2개, 리사주 궤도의 경우 3개)를 공전합니다. 지구 관측 위성은 정찰, 지도 작성, 날씨 모니터링, 바다, 숲 등을 위한 정보를 수집합니다.
우주 망원경은 우주 공간의 거의 완벽한 진공 상태를 활용하여 전체 전자기 스펙트럼으로 물체를 관찰합니다.
위성은 지구의 많은 부분을 한 번에 볼 수 있기 때문에 통신위성은 먼 곳까지 정보를 전달할 수 있습니다.
위성의 신호 지연과 궤도 예측 가능성은 GPS와 같은 위성 항법 시스템에 사용됩니다. 우주 탐사선은 지구 외부의 로봇 우주 탐사를 위해 설계된 위성이며, 우주 정거장은 본질적으로 유인 위성입니다.
2. 지구 궤도의 최초의 인공위성
지구 궤도에 발사된 최초의 인공위성은 1957년 10월 4일 소련의 스푸트니크 1호였습니다. 2022년 12월 31일 현재 지구 궤도에는 6,718개의 운용 위성이 있으며, 그 중 4,529개가 미국 소유입니다(상용 3,996개). , 590명은 중국에 속하고, 174명은 러시아에 속하며, 1,425명은 기타 국가에 속합니다.
3. 인공위성의 유래
인공위성의 가능성에 대해 처음으로 출판된 수학적 연구는 아이작 뉴턴이 그의 저서 Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica(1687)에서 자연 위성의 운동을 설명하기 위한 사고 실험인 뉴턴의 포탄이었습니다.
위성이 궤도로 발사되는 모습을 최초로 가상으로 묘사한 작품은 에드워드 에버렛 헤일(Edward Everett Hale)의 단편 소설 "The Brick Moon"(1869)이었습니다. 이 아이디어는 Jules Verne의 The Begum's Fortune(1879)에서 다시 나타났습니다. 1903년에 Konstantin Tsiolkovsky(1857-1935)는 우주선 발사를 위한 로켓 사용에 관한 최초의 학술 논문인 제트 추진 장치를 사용한 우주 탐사를 출판했습니다.
그는 최소 궤도에 필요한 궤도 속도를 계산하고 액체 추진제를 연료로 하는 다단계 로켓이 이를 달성할 수 있다고 추론했습니다. Herman Potočnik은 1928년 저서 The Problem of Space Travel에서 지상의 상세한 평화적 군사적 관찰을 위해 궤도를 도는 우주선을 사용하는 아이디어를 탐구했습니다. 그는 우주의 특별한 조건이 과학 실험에 어떻게 유용할 수 있는지 설명했습니다. 이 책은 정지궤도 위성(Konstantin Tsiolkovsky가 처음 제안함)을 설명하고 무선을 사용한 위성과 지상 간의 통신에 대해 논의했지만 위성을 대량 방송 및 통신 중계용으로 사용한다는 아이디어에는 미치지 못했습니다.
1945년 Wireless World 기사에서 영국 공상 과학 작가 Arthur C. Clarke는 대중 통신을 위한 통신 위성의 사용 가능성에 대해 자세히 설명했습니다. 그는 3개의 정지궤도 위성이 지구 전체를 커버할 것이라고 제안했습니다. 1946년 5월, 미국 공군의 프로젝트 RAND는 "적절한 장비를 갖춘 위성 차량은 20세기의 가장 강력한 과학 도구 중 하나가 될 것으로 예상됩니다."라는 내용의 실험적 세계 선회 우주선의 예비 설계를 발표했습니다. 미국은 1945년부터 미해군 항공국 산하에서 궤도위성 발사를 고려해왔다. 프로젝트 RAND는 결국 보고서를 발표했지만 위성을 잠재적인 군사 무기라기보다는 과학, 정치, 선전을 위한 도구로 간주했습니다. 1946년 미국의 이론 천체물리학자 라이먼 스피처(Lyman Spitzer)는 궤도를 도는 우주 망원경을 제안했습니다. 1954년 2월 RAND 프로젝트는 R. R. Carhart의 "위성 차량의 과학적 사용"을 발표했습니다. 이는 위성 차량의 잠재적인 과학적 용도를 확장했으며 1955년 6월 H. K. Kallmann과 W. W. Kellogg가 쓴 "인공 위성의 과학적 사용"으로 이어졌습니다.
이상 인공위성의 정의, 지구 궤도의 최초의 인공위성과 인공위성의 유래에 대해 알아봤습니다.
