[재미있는 과학이야기] 마순영 일신여자고등학교 교사
로켓은 우주로 쏘아 올려지는 발사체(나로호)이고, 위성은 로켓에 실려 정상궤도에 올려진 후 지구 둘레를 계속 돌며 임무를 수행하는 기구(나로과학위성)입니다.
1. 로켓의 발사
로켓은 최첨단이 아닌 극한기술이 요구되며, 선진국의 기술 습득으로 격차를 줄이는 것이 중요합니다. 이번 나로호는 위성보다는 발사 기술을 축적하는데 주된 목적이 있으며, 2020년경에 완전 우리 기술로 로켓을 발사하는 것에 목표로 두고 있습니다. 나로호는 러시아의 기술에 많이 의존하였으며, 2번의 실패는 오히려 기술 습득에 도움이 되었을 것입니다. 로켓이 공기가 없는 우주에서도 날아갈 수 있는 이유는 자신이 싣고 있는 연료를 연소시켜 반작용으로 나아가기 때문이며, 이를 작용과 반작용의 원리로 설명합니다. 또한, 로켓의 연료통이 너무 무거워서 효율을 높이기 위해 2단이나 3단으로 만들며, 연소가 끝난 연료통을 버리면 로켓이 가벼워져 적은 연료로도 높이 올라갈 수 있습니다.
2. 위성의 공전 원리
로켓에 실려 올라온 위성은 일정한 높이와 속력이 되면 지구로 떨어지지 않고 달처럼 지구 둘레를 돌므로 인공위성이라고 합니다. 인공위성에 대한 아이디어는 오래전 뉴턴에서 시작되었는데요. 그림의 높은 산꼭대기에서 물체를 떨어드리면 A로, 힘껏 던지면 B로, 만약 슈퍼맨이 던진다면 더 멀리 가겠지만, 지구도 휘어져 있어서 땅에 떨어지지 않을 수 있지요(C). 이곳에 공기가 없고 충분히 빠른 물체라면, 지구둘레를 연료 없이도 계속 돌게 되는데, 이것이 바로 인공위성입니다. 이 경우 인공위성은 중력 때문에 지구로 계속 떨어지는 상태라고 할 수 있습니다. (지구의 중력효과는 달이나 태양보다 더 멀리까지 작용하며, 하늘 높이 올라가면 중력이 감소하지만 사라지는 것은 아닙니다.) 그런데 우리가 위성에 타고 있다면 위성과 우리는 같이 떨어지므로 중력을 느끼지 못합니다. 예를 들어, 놀이기구인 자이로드롭에서 떨어질 때도 순간적으로 무중력이 되지요.
인공위성의 종류에는 지상 수백km 높이의 낮은 궤도를 도는 위성, 지상 3만6천km에서 하루에 한바퀴씩 도는 위성(자전속도와 같이 회전하므로 지구에서 보면 정지해있는 것처럼 보여 정지위성이라고 함), 높이가 높아졌다 낮아졌다를 반복하며 도는 타원위성이 있습니다.
나로호에 쏘아 올려진 위성은 300~1천500km 상공을 타원으로 돕니다. 이 위성들의 용도는 다양하며 첨단기술과 장비가 필요하고, 나로과학위성에는 6가지 장비가 실려 있습니다. 목적에 따라 여러 용도로 사용되던 위성도 시간이 지나면서 수명을 다하고 회수를 하지만 어떤 것은 지구로 떨어집니다. 이 경우 무척 위험해 간혹 뉴스에 나오지만, 위성에 맞아 죽은 사람은 들어보지 못했을 정도로 희박합니다.
위성이 지구 둘레의 일정 구역을 공전하는 동안 지구도 자전하므로 우리나라 상공 근처에 위성이 지나가는 경우가 가끔 있는데, 이때만 교신이 가능합니다. 그러나 정지위성은 늘 한곳에 있으므로 항상 교신할 수 있어 기상이나 통신위성에 주로 사용합니다. 우주개발에는 많은 예산과 기술이 필요하지만, 우리나라 생존에 중요한 차세대 성장산업이라고 할 수 있습니다.
중부매일
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