인공위성이 연료 없이도 어떻게 계속해서 지구 주위를 돌고 있나요?

Question

우리나라에서 여러 개의 인공위성을 쏘아 올리고 다양한 분야에서 정보를 얻어 활용하고 있는데요. 이 인공위성이 연료 없이도 어떻게 계속해서 지구 주위를 돌고 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

인공위성이 추진 연료를 계속 태우지 않고도 지구 주위를 회전하는 원리는 지구의 중력과 위성의 수평 운동 속도가 이루는 완벽한 균형, 그리고 공기 저항이 없는 우주 환경 때문입니다.

인공위성은 실제로 끊임없이 지구 중력에 이끌려 아래로 떨어지고 있지만 발사 당시 로켓을 통해 얻은 초속 약 7.9km 이상의 엄청난 수평 속도를 갖고 있습니다.

​위성이 중력 때문에 아래로 떨어지는 동안, 지구 표면 역시 구형이기 때문에 위가 떨어진 만큼 아래로 휘어져 내려갑니다. 결과적으로 위성은 지구 표면에 도달하지 못한 채 지구 둘레를 따라 영원히 떨어지는 상태를 유지하게 됩니다. 지구상에서 달리는 차가 가속 페달을 밟지 않으면 멈추는 이유는 공기 저항과 지면 마찰력 때문입니다. 하지만 인공위성이 움직이는 고도 200km 이상의 우주는 공기가 거의 없는 진공 상태입니다. 운동을 방해하는 마찰력이 없기 때문에, 뉴턴의 관성 법칙에 의해 처음에 얻은 속도가 줄어들지 않고 그대로 유지됩니다.