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극궤도

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목차

1. 개요

극궤도는 인공위성 궤도의 한 유형으로, 궤도 경사각이 거의 90도에 가까워 지구의 양 극점을 지나가는 궤도를 의미한다. 지구 관측, 정찰, 기상 위성, 통신 서비스 등에 활용되며, 특히 태양 동기 궤도가 대표적이다. 태양 동기 궤도는 위성이 특정 지역을 항상 같은 시각에 통과하도록 설계되어 원격 감지 등에서 유용하며, 이를 위해 궤도는 지구의 적도 융기에 의한 세차 운동을 이용한다. 일반적으로 700~800km 고도에서 약 100분 주기로 운용되며, 궤도가 낮을수록 궤도 감쇠의 위험이 있다.

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극궤도

2. 활용

극궤도는 지구 매핑, 정찰 위성, 일부 기상 위성에 사용된다.[2] 이리듐 위성 통신망은 통신 서비스를 제공하기 위해 극궤도를 사용한다.

2. 1. 지구 관측 및 정찰

극궤도는 지구 매핑, 정찰 위성 및 일부 기상 위성에 사용된다.[2] 이리듐 위성 통신망은 통신 서비스를 제공하기 위해 극궤도를 사용한다.

준극궤도 위성은 일반적으로 각 궤도 통과가 하루 중 같은 시각에 발생하는 태양 동기 궤도를 선택한다. 원격 감지와 같은 일부 응용 분야의 경우 시간에 따른 '변화'가 지역 시간의 변화에 의해 앨리어싱되지 않는 것이 중요하다. 주어진 통과 시 동일한 지역 시간을 유지하려면 궤도의 주기를 짧게 유지해야 하며, 이로 인해 낮은 궤도가 필요하다. 그러나 매우 낮은 궤도는 대기 중의 항력으로 인해 빠르게 궤도 감쇠한다. 일반적으로 사용되는 고도는 700km~800km 사이이며, 약 100분의 궤도 주기를 생성한다.[3] 그러면 태양 쪽의 반궤도는 50분밖에 걸리지 않으며, 그 동안 하루 중 지역 시간은 크게 변하지 않는다.

지구가 1년 동안 태양 주위를 공전함에 따라 태양 동기 궤도를 유지하기 위해 궤도는 지구 주위에서 동일한 속도로 세차 운동을 해야 한다(위성이 극점을 직접 통과하는 경우에는 불가능하다). 지구의 적도 융기로 인해 약간의 각도로 궤도 경사된 궤도는 토크를 받게 되며, 이로 인해 세차 운동이 발생한다. 극점에서 약 8°의 각도는 100분 궤도에서 원하는 세차 운동을 생성한다.[3]

2. 2. 기상 관측

극궤도는 지구 매핑, 정찰 위성 및 일부 기상 위성에 사용된다.[2]

준극궤도 위성은 일반적으로 각 궤도 통과가 하루 중 같은 시각에 발생하는 태양 동기 궤도를 선택한다. 원격 감지와 같은 일부 응용 분야의 경우 시간에 따른 '변화'가 지역 시간의 변화에 의해 앨리어싱되지 않는 것이 중요하다. 주어진 통과 시 동일한 지역 시간을 유지하려면 궤도의 주기를 짧게 유지해야 하며, 이로 인해 낮은 궤도가 필요하다. 그러나 매우 낮은 궤도는 대기 중의 항력으로 인해 빠르게 궤도 감쇠한다. 일반적으로 사용되는 고도는 700km~800km 사이이며, 약 100분의 궤도 주기를 생성한다.[3] 그러면 태양 쪽의 반궤도는 50분밖에 걸리지 않으며, 그 동안 하루 중 지역 시간은 크게 변하지 않는다.

지구가 1년 동안 태양 주위를 공전함에 따라 태양 동기 궤도를 유지하기 위해 궤도는 지구 주위에서 동일한 속도로 세차 운동을 해야 한다(위성이 극점을 직접 통과하는 경우에는 불가능하다). 지구의 적도 융기로 인해 약간의 각도로 궤도 경사된 궤도는 토크를 받게 되며, 이로 인해 세차 운동이 발생한다. 극점에서 약 8°의 각도는 100분 궤도에서 원하는 세차 운동을 생성한다.[3]

2. 3. 통신

극궤도는 지구 매핑, 정찰 위성 및 일부 기상 위성에 사용된다.[2] 이리듐 위성 통신망은 극궤도를 사용하여 통신 서비스를 제공한다.

3. 태양 동기 궤도

태양 동기 궤도는 인공위성이 각 궤도를 통과할 때 하루 중 같은 시각에 발생하도록 설계된 준극궤도이다. 이 궤도는 원격 감지와 같이 시간 변화가 지역 시간 변화와 혼동되지 않도록 하는 것이 중요한 분야에 유용하다. 동일한 지역 시간을 유지하려면 궤도 주기를 짧게 해야 하므로 낮은 궤도가 필요하다. 그러나 매우 낮은 궤도는 대기 항력으로 인해 빠르게 궤도 감쇠가 일어난다. 따라서 일반적으로 700km~800km 사이의 고도가 사용되며, 이 경우 궤도 주기는 약 100분이다.[3] 태양 쪽 반궤도는 50분밖에 걸리지 않아 하루 중 지역 시간 변화가 크지 않다.

지구가 태양 주위를 공전함에 따라 태양 동기 궤도를 유지하려면 궤도가 지구 주위에서 같은 속도로 세차 운동을 해야 한다. 이는 위성이 극점을 직접 통과하는 경우에는 불가능하다. 지구의 적도 융기로 인해 약간 기울어진 궤도는 토크를 받아 세차 운동을 일으킨다. 극점에서 약 8° 기울어진 100분 궤도가 원하는 세차 운동을 생성한다.[3]

3. 1. 특징

극궤도로 분류되는 궤도 유형 중 특기할 만한 것은 태양 동기 궤도이다.

인공위성이 궤도 경사각이 정확히 90도인 극궤도에 있는 경우, 그 궤도면을 변화시키는 힘이 작용할 이유가 없으므로, 그 궤도면은 천구에 대해 항상 같은 각도를 유지한다. 즉, 지구의 인공위성이라면 1년을 주기로 지구상의 각 지점의 1일 24시간을 관측하는 궤도가 된다.

그러나 지구의 인공위성의 경우, 지구가 완전한 구형이 아닌 회전 타원체이기 때문에, 궤도 경사각을 약 100도로 하면, 궤도면이 1년에 1회전하는 힘을 받는다. 이 궤도에서는 연속적인 각 궤도가 각 지점의 1일 중 같은 시각을 항상 통과한다. 이러한 특성은 기온 감지 등에 특히 중요하다. 극궤도를 채택하는 실용 위성의 대부분은 주로 이러한 목적으로 이 궤도를 사용한다.

같은 시간에 통과하기 위해서는 궤도를 가능한 짧게, 낮게 유지해야 한다. 그러나 수백 km 정도의 저궤도에서는 대기에 의해 끌려 내려와 감속되기 때문에, 자주 사용되는 궤도는 고도 1000km 정도로 궤도 주기가 약 100분인 궤도이다. 태양이 비추는 반을 불과 50분 만에 공전하므로, 크게 시간 차이가 벌어지지 않는다.

3. 2. 활용 분야

극궤도는 지구 매핑, 정찰 위성 및 일부 기상 위성에 사용된다.[2] 이리듐 위성 통신망은 통신 서비스를 제공하기 위해 극궤도를 사용한다.

준극궤도 위성은 일반적으로 각 궤도 통과가 하루 중 같은 시각에 발생하는 태양 동기 궤도를 선택한다. 원격 감지와 같은 일부 응용 분야의 경우 시간에 따른 '변화'가 지역 시간의 변화에 의해 앨리어싱되지 않는 것이 중요하다. 주어진 통과 시 동일한 지역 시간을 유지하려면 궤도의 주기를 짧게 유지해야 하며, 이로 인해 낮은 궤도가 필요하다. 그러나 매우 낮은 궤도는 대기 중의 항력으로 인해 빠르게 궤도 감쇠한다. 일반적으로 사용되는 고도는 700~800 km 사이이며, 약 100분의 궤도 주기를 생성한다.[3] 그러면 태양 쪽의 반궤도는 50분밖에 걸리지 않으며, 그 동안 하루 중 지역 시간은 크게 변하지 않는다.

지구가 1년 동안 태양 주위를 공전함에 따라 태양 동기 궤도를 유지하기 위해 궤도는 지구 주위에서 동일한 속도로 세차 운동을 해야 한다(위성이 극점을 직접 통과하는 경우에는 불가능하다). 지구의 적도 융기로 인해 약간의 각도로 궤도 경사된 궤도는 토크를 받게 되며, 이로 인해 세차 운동이 발생한다. 극점에서 약 8°의 각도는 100분 궤도에서 원하는 세차 운동을 생성한다.[3]

극궤도로 분류되는 궤도 유형 중 특기할 만한 것은 태양 동기 궤도이다.

인공위성 등이 궤도 경사각이 정확히 90도인 극궤도에 있는 경우, 그 궤도면을 변화시키는 힘이 작용할 이유가 없으므로, 그 궤도면은 천구에 대해 항상 같은 각도를 유지한다. 즉, 지구의 인공위성이라면 1년을 주기로 지구상의 각 지점의 1일 24시간을 관측하는 궤도가 된다.

그러나 지구의 인공위성의 경우, 지구가 완전한 구형이 아닌 회전 타원체이기 때문에, 궤도 경사각을 약 100도로 하면, 궤도면이 1년에 1회전하는 힘을 받는다. 이 궤도에서는 연속적인 각 궤도가 각 지점의 1일 중 같은 시각을 항상 통과한다. 이러한 특성은 기온 감지 등에 특히 중요하다. 극궤도를 채택하는 실용 위성의 대부분은 주로 이러한 목적으로 이 궤도를 사용한다.

같은 시간에 통과하기 위해서는 궤도를 가능한 짧게, 낮게 유지해야 한다. 그러나 수백 km 정도의 저궤도에서는 대기에 의해 끌려 내려와 감속되기 때문에, 자주 사용되는 궤도는 고도 1000km 정도로 궤도 주기가 약 100분인 궤도이다. 태양이 비추는 반을 불과 50분 만에 공전하므로, 크게 시간 차이가 벌어지지 않는다.

3. 3. 고도 및 주기

이리듐 위성 통신망이 통신 서비스를 제공하기 위해 극궤도를 사용하는 것 외에도,[2] 준극궤도 위성은 일반적으로 각 궤도 통과가 하루 중 같은 시각에 발생하는 태양 동기 궤도를 선택한다. 원격 감지와 같은 일부 응용 분야의 경우 시간에 따른 '변화'가 지역 시간의 변화에 의해 앨리어싱되지 않는 것이 중요하다. 주어진 통과 시 동일한 지역 시간을 유지하려면 궤도의 주기를 짧게 유지해야 하며, 이로 인해 낮은 궤도가 필요하다. 그러나 매우 낮은 궤도는 대기 중의 항력으로 인해 빠르게 궤도 감쇠한다. 일반적으로 사용되는 고도는 700~800 km 사이이며, 약 100분의 궤도 주기를 생성한다.[3] 그러면 태양 쪽의 반궤도는 50분밖에 걸리지 않으며, 그 동안 하루 중 지역 시간은 크게 변하지 않는다.

같은 시간에 통과하기 위해서는 궤도를 가능한 짧게, 낮게 유지해야 한다. 그러나 수백 km 정도의 저궤도에서는 대기에 의해 끌려 내려와 감속되기 때문에, 자주 사용되는 궤도는 고도 1000km 정도로 궤도 주기가 약 100분인 궤도이다. 태양이 비추는 반을 불과 50분 만에 공전하므로, 크게 시간 차이가 벌어지지 않는다.

참조

[1] 웹사이트 ESA - Types of Orbits http://www.esa.int/E[...] 2020-03-30
[2] 서적 Science Focus 2nd Edition 2
[3] 웹사이트 Polar Orbiting Satellites http://www.phy6.org/[...] 2001-11-25
[4] 간행물 극궤도위성 https://ko.wikisourc[...]

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