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군사ㆍ통신ㆍ관측 등 목적
태양전지판 주전력 공급
전국민이 지난 22일 TV를 통해 통신위성인 무궁화위성 5호가 북위 0도, 서경 154도 태평양 공해상 해상발사기지에서 성공적으로 발사되는 모습을 지켜봤습니다.
우리나라 뿐 아니라 세계 각국들이 경쟁적으로 인공위성을 쏘아올리며 우주개발을 추진하고 있습니다.
오늘은 우주개발의 첨병인 인공위성에 대해 자세히 알아보겠습니다.
◇인공위성은?〓인공위성이 무엇인지를 알려면 우선 위성이 무엇인지를 알아야합니다.
위성은 어떤 천체 주위를 일정한 주기를 갖고 도는 물체를 말합니다. 자연적인 위성의 대표적인 예는 바로 지구의 달입니다.
인공위성은 인간이 관측, 통신 등 특수한 목적을 위해 지구의 주위를 돌도록 만든 위성을 말합니다.
이러한 인공위성은 아이작 뉴턴이 1687년에 내놓은 `자연철학의 수학적 원리'에서 처음 제안했다고 합니다.
상식문제로 잘 나오는 것 중 하나가 `세계 최초의 인공위성은?'이죠.
잘 아시다시피 최초의 인공위성은 1957년 구소련에서 발사한 스푸트니크 1호입니다.
이 위성은 96분만에 지구 한 바퀴를 돌면서 지구에 전파신호를 보내왔다고 합니다.
소련은 1961년 4월에는 세계 최초로 우주비행사를 실은 인공위성을 발사해 다시금 세계를 놀라게 만들었습니다.
인공위성은 목적에 따라 군사용ㆍ방송통신용ㆍ우주관측용ㆍ기상관측용 등으로 구분됩니다.
기상위성은 기상 및 그 이동을 관측하기 위한 목적으로 운영되며, 최초의 기상위성은 타이로스(Tiros)였다고 합니다.
우주를 관측하기 위한 과학위성은 미국의 익스플로러 1호가 효시로 우주로부터 오는 각종 전파, 감마선, X선 등을 관측합니다.
통신위성은 지구의 한 지점에서 다른 지점으로 통신에 필요한 TV신호나 음성신호 등 각종 데이터를 전달합니다.
위성을 이용한 통신의 시도는 1960년 미국의 에코 1호가 최초였으며 오늘날 지구 주위를 돌고 있는 통신위성의 수는 100개를 넘는다고 합니다.
우리나라의 무궁화 위성도 바로 통신위성입니다.
궤도에 따라서도 위성을 구분합니다.
500km~1500km사이에 놓이는 저궤도위성, 5000km~15000km사이의 중궤도위성, 지구의 자전 속도와 같은 위성의 속도를 갖는 35786km에서의 정지궤도위성이 있습니다.
저궤도위성은 지구에서 매우 가까이 있기 때문에 대기의 영향을 받지 않기 위해 빠른 속도로 지구 주위를 돌게 됩니다.
약 한시간반정도의 주기를 갖고 있다고 합니다.
저궤도위성은 지구 가까이를 돌기 때문에 지구의 아름다운 광경을 볼 수 있다고 합니다.
원격탐사위성이나 기상위성이 저궤도를 돌고 있습니다.
정지궤도위성은 지구의 적도 하늘에서 지구의 자전속도와 같이 돌기 때문에 지구에 있는 사람에게는 하늘에 고정돼 있는 것처럼 보입니다.
정지궤도 위성은 지구와 매우 멀리 떨어져 있기 때문에 위성을 쏘아올리기 위해서는 강력한 로켓이 필요합니다.
극궤도위성은 북극과 남극을 통과하는 위성으로, 지구의 모든 경도를 통과하기 때문에 지구의 표면을 관측하는 데 유용합니다.
◇우리나라의 위성〓국내 최초의 위성은 1992년 발사된 우리별 1호입니다.
영국 서리대학과 우리나라 한국과학기술원에서 합작으로 개발했습니다.
우리별 1호는 실험용으로 쏘아올린 소형 과학위성으로 현재 우리별 4호가 개발중에 있습니다.
국내 최초의 방송통신위성은 무궁화 1호로 1995년 발사됐습니다.
이에 따라 우리나라도 다매체ㆍ다채널 방송시대로 접어들었습니다.
1996년 무궁화 2호, 1999년 무궁화 3호가 발사됐고, 이번에 무궁화 5호가 성공적으로 발사됐습니다.
◇인공위성의 구조〓인공위성의 구조를 무궁화 위성을 예로 알아보겠습니다.
무궁화위성은 주전력공급원으로 태양전지판을 갖고 있습니다.
태양전지판은 위성체의 날개에 평면 판넬로 구성되어 있습니다.
위성체가 지구ㆍ달 등에 가려 태양빛을 받지 못할 때는 어떻게 할까요.
그럴 땐 2차 전지인 니켈하이드라진 축전지를 사용합니다.
추진연료탱크도 필요합니다.
탱크에는 하이드라진 액체연료와 연료가압용 헬륨가스가 저장되며 자세제어와 궤도유지에 사용됩니다.
이 연료량에 따라 위성의 수명이 결정된다고 합니다.
10년 연료량은 180~190kg이라고 합니다.
그리고 위성은 안테나 주ㆍ부반사판을 갖고 있으며, 지상관제소와 송ㆍ수신용 안테나인 옴니안테나도 탑재하고 있습니다.
위성에서 없어서는 안될 주요 구성품중 하나가 바로 열차폐판입니다.
우주환경은 영상 100도에서 영하 150도까지 매우 극한의 상황이어서 저온에서는 열파이프와 히터를 사용해 온도를 높여주고, 고온에서는 반사판과 다층절연, 방열페인터 등을 사용해 위성체를 보호하게 됩니다.
통신용과 방송용 중계기는 위성의 중계기판넬에 탑재됩니다.
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