인공위성은 엔진을 계속 켜지 않아도 왜 궤도를 유지하며 떨어지지 않나요?

Question

우주 공간에서 인공위성이 어떻게 중력과 원심력을 이용하여 에너지를 낭비하지 않고 지구 주위를 영구적으로 회전할 수 있는지 궤도 역학의 기본 원리가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이용준 전문가입니다.

인공위성이 궤도를 유지하는 것은 원운동에 다른 원심력과 지구의 중력이 평형을 이루고 있기 때문입니다. 로켓에 실려 우주로 발사된 후 궤도에 진입한 인공위성은 지구가 물체를 끌어당기는 중력에 의해 지구 중심 방향으로 끌리지만 동시에 회전 운동으로 생기는 원심력에 의해 바깥쪽으로 밀려납니다. 이때 중력과 원심력이 평형을 이루어서 인공위성은 지구로 떨어지지도, 우주로 이탈하지도 않고 일정한 궤도를 유지하며 비행할 수 있는 것입니다. 그러나 실제로 인공위성은 미세입자들과의 마찰력, 태양의 인력 등으로 궤도가 조금씩 변합니다. 이를 보정하기 위해 인공위성은 자체에 탑재된 연료를 분사하는 방식 등으로 조정합니다.

도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.