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궤도면

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1. 개요

궤도면은 인공위성과 우주 발사체의 궤도를 정의하는 중요한 매개변수이다. 궤도면 변경에는 많은 추진제가 필요하며, 지구 중력의 비구형적인 성질에 의해 섭동되어 지구 주위를 회전한다. 특정 각도의 궤도면은 태양을 따라 태양 동기 궤도를 형성하며, 발사체는 목표 궤도면이 발사 지점과 교차하는 시간에 발사된다.

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궤도면
지도 정보
정의
설명천체의 궤도를 포함하는 평면.
기준면기준면은 보통 궤도 요소 중 하나이며, 다른 궤도 요소를 측정하는 기준으로 사용됨.
태양계 내
행성행성의 궤도면은 태양의 적도를 기준으로 측정함.
소행성 및 혜성소행성 및 혜성의 궤도면은 행성의 궤도면과 크게 다를 수 있음.
지구 기준
지구지구를 기준으로 할 때, 궤도면은 지구의 적도면을 기준으로 정의할 수 있음.
각도
궤도 경사궤도면과 기준면 사이의 각도.
수학적 정의
벡터궤도면은 궤도 각운동량 벡터에 수직인 평면으로 정의됨.

2. 인공위성과 궤도면

인공위성의 궤도면은 궤도를 정의하는 중요한 요소이며, 궤도면을 변경하기 위해서는 많은 에너지가 소모된다. 궤도면은 지구 중력의 영향으로 미세하게 변하며, 특정 각도에서는 태양을 따라가는 태양 동기 궤도를 형성하기도 한다. 우주 발사체를 특정 목표물로 보낼 때는 목표 궤도면이 발사장을 통과할 때 발사한다.

2. 1. 궤도면 변경의 어려움

인공위성과 우주 발사체는 궤도 계산 시 궤도면을 사용하며, 일반적으로 공전 주기궤도 이심률은 간단히 바꿀 수 있지만 궤도면을 바꾸기 위해서는 델타 V가 많이 필요하다. 궤도면은 궤도를 정의하는 중요한 매개변수인데, 궤도면을 변경하려면 매우 많은 추진제가 필요하기 때문이다. 궤도 주기, 궤도 이심률, 궤도의 위상 등 다른 매개변수는 추진 시스템을 통해 더 쉽게 변경할 수 있다.

2. 2. 지구 중력과 궤도면 섭동

인공위성의 궤도면은 지구 중력이 지역마다 다른 비구형적 특성 때문에 미세하게 섭동된다. 이로 인해 위성의 궤도면은 지구 적도면과 이루는 각도에 따라 지구 주위를 천천히 회전한다. 특정 각도의 궤도면은 태양을 따라가게 되어 태양 동기 궤도를 형성한다.

2. 3. 태양 동기 궤도

위성의 궤도면은 지구 중력의 비구형적 특성에 의해 교란되어, 지구 적도면과 이루는 각도에 따라 지구 주위를 천천히 회전한다. 특정 각도의 궤도면은 지구 주위를 도는 태양을 따라가게 되어 태양 동기 궤도를 형성할 수 있다.

3. 우주 발사와 궤도면

인공위성과 우주 발사체는 궤도 계산 시 궤도면을 사용하며, 일반적으로 공전 주기궤도 이심률은 간단히 바꿀 수 있지만, 궤도면을 바꾸기 위해서는 델타 V가 많이 필요하다. 우주 발사체를 우주 정거장 등 특정 목표물을 향해 보낼 때는 목표의 궤도면이 발사장을 통과하는 시점에 발사한다.

지구는 둥글지 않아 지역마다 중력에 차이가 생기기 때문에 인공위성의 궤도면은 미세하게 섭동되며, 결과적으로 궤도면이 지구 주위를 서서히 돌게 된다. 특정 각도(임계각)에 있는 궤도면은 태양을 따라가게 되며, 이를 태양 동기 궤도라고 부른다.

3. 1. 발사 기회

발사체의 발사 기회는 일반적으로 목표 궤도면이 발사 기지와 교차하는 시간에 따라 결정된다.


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