바다에서 인공위성을 발사한다?

바다에서 인공위성을 발사한다?

인공위성은 적도에서 발사하는 것이 여러모로 유리하다.
그런데 세계지도를 펼쳐놓고 살펴봐도 적도 부근에는 활용가능한 육지도 적을뿐더러 개발에 여러 가지 정치/경제적 쟁점들이 존재한다. 그래서 몇몇 나라[footnote]미국 보잉(40%), 러시아 에너지아(25%), 노르웨이(20%), 우크라이나(15%) 등 4개국[/footnote]에서 석유 시추선을 개조한 배 위에서 인공위성을 발사하는 기술을 개발했다.
인공위성을 적도에서 발사하면 다음과 같은 좋은 점이 있다.

1. 연료절약
2. 사고에 대비한 피해 최소화
3. 이웃 국가들의 정치적/경제적 영향 감소

사고에 대한 피해 최소화나 주변 국가들의 정치적/경제적 영향 등을 최소화 할 수 있는 것은 특별히 언급할 필요는 없는 것 같고……
연료절약이 어떻게 될 수 있는지를 살펴봐야 할 것 같다.


지구는 적도쪽이 부풀어 올라 있지만 그 양은 얼마 되지 않는다. 또한 중력이 적도쪽이 작다고는 하지만 적도나 극지방이나 중력에 의한 위치에너지는 같다고 볼 수 있다. (위치에너지가 다르다면 위치에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 바닷물이 흘러갈 것이다.) 따라서 적도지방에서 인공위성을 발사할 때 일부 중력의 차이를 연료절감의 이유로 드는 것은 틀렸다고 생각할 수 있다.
지구가 자전을 하는데, 공과 같은 모양이므로 적도 쪽이 회전반경이 커서 속도가 상대적으로 빠르다. 지구상에서 쏘아올려진 인공위성은 위치가 어디이던지 지구의 중력을 이기고 비행할 수 있는 최소한의 속도가 되어야 한다. 따라서 일단 궤도상으로 올라갔을 때 일정한 속도가 되어야 하기 때문에 발사시에 드는 연료는 적도에서 쏘아오려질 때 절약된다고 할 수 있다.

 

오른쪽 그림을 보자면 처음 발사됐을 때 인공위성이 움직이게 되는 궤도가 보라색의 원이다. 고위도에서 발사할 경우에도 지구의 무게중심이 궤도의 중심이 되어야 하므로 적도를 따라 움직이는 궤도가 될 수는 없다.

따라서 고위도에서 발사된 인공위성은 적당한 궤도를 찾기 위해서 한 번 더 연료를 분사해야 한다. 이에 사용되는 연료는 발사되기 전에 인공위성이 갖고 올라가야 하는 것은 말을 하지 않아도 다들 알 것이라고 믿는다.

인공위성은 우주에 나간 뒤에도 일정 시간이 흐를 때마다 인공위성의 자세를 바로잡기 위해서 연료를 사용한다. 자세가 흐트러지는 것은 일정한 규칙이 있는 것이 아니라서 연료를 얼마나 많이 소모하게 될런지는 알 수가 없지만 연료가 다 떨어지면 인공위성 자체의 기기적 성능과는 상관없이 자세를 바로잡지 못하게 되어 사용할 수가 없게 된다. 이런 인공위성을 계속 사용하기 위해서는 연료를 보충해 줘야 하는데, 러시아나 미국을 제외한 다른 나라에서는 연료를 보충해 주지 못한다. 일반적으로 연료 보충은 우주왕복선을 통해서나 이뤄지기 때문이다.
그리고 중요한 점은 인공위성의 자세를 바로잡는데 쓰는 연료는 인공위성이 처음 궤도에 진입했을 때 사용하는 연료와 같은 연료라는 것이다.
따라서 인공위성이 우주궤도에 진입한 뒤에 필연적으로 한 번 더 궤도수정을 해야 하는 고위도 인공위성 발사는 발사할 당시 발사체에서 더 많이 사용하는 연료로 인한 발사비용 증가 뿐 아니라 궤도에 진입한 다음에 사용하는 연료의 소모로 인한 수명단축의 단점을 떠안을 수밖에 없다.

ps. 몇 가지 추가적인 내용은 다른 글 “로켓들은 왜 항상 같은 방향으로 날아갈까?“에서 다뤘습니다.

글 쓴 날 : 2006.04.16

One thought on “바다에서 인공위성을 발사한다?

  1. 실제로 sea launch 라는 회사가 있습니다. ^^

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