지난 5월 25일, 나로우주센터에서 누리호 3차 발사를 통해 한국은 실용위성을 발사하는 독자적인 능력을 갖춘 세계 7개의 우주강국 중 하나가 되었습니다. 이번 누리호에는 지구의 해수면, 산림 등의 변화를 레이더 신호를 통해 관측하는 차세대소형위성 2호를 포함하여 인공위성 8개가 함께 실렸는데, 이번 기회에 인공위성의 종류를 몇 가지 정리해 보고 그 기능과 함께 인공위성의 궤도에 대해서도 알아보도록 하겠습니다.
인공위성의 종류
군사위성은 이름에서도 알 수 있듯이 군사적인 목적으로 사용하기 위한 위성입니다. 군사 위성에는 정찰위성, 항법위성, 통신위성 등이 있으며 정찰위성은 군사적으로 정찰하기 위한 위성으로 카메라와 같은 관측 장비로 목표지점의 상공을 통과하면서 그 지역의 영상이나 사진을 촬영해 제공하는 위성입니다. 항법위성은 자신의 위치를 확인하기 위해 사용하는 위성으로 이 위성을 이용하여 GPS라는 기술이 나오게 되었습니다. 본래는 군사용으로 개발되었으나 지금은 민간용으로 풀려 위치 추적 시스템으로 활용도가 높으며, 최소 4개에서 많게는 20개 이상의 위성에서 나오는 전파를 분석하여 위치를 파악하는 시스템이 GPS(Global Positioning System)입니다.
지구 관측 위성 역시 이름에서 볼 수 있듯이 지구의 표면, 대기 등을 관측하는 위성으로, 위성에 카메라나 레이더를 달고 지구를 관측하는 위성입니다. 정찰위성과 하는 일이 비슷해 하나의 위성이 지구 관측과 군사 정찰 등을 함께 하는 경우도 있습니다. 우리가 포털 사이트에서 검색해서 볼 수 있는 지구 지표면의 사진들은 대부분 이 지구 관측 위성을 통해 얻은 것이라고 볼 수 있으며, 단순한 지도뿐 아니라 환경오염, 산림, 농작물 현황 등을 파악하고 해양을 감시하는 등의 목적으로도 사용됩니다.
기상관측을 목적으로 설계되고 발사된 위성만을 기상위성이라고 하며 2010년 발사된 한국의 천리안 위성이 기상위성입니다. 기압과 전선 등의 위치와 크기, 태풍의 경로, 지구 복사 에너지, 태양 에너지, 태양광선의 반사량 등을 관측하므로 우리의 생활에서는 일기예보, 태풍의 경로 예측 등에 활용됩니다.
과학적 목적을 가진 인공위성으로 지구를 탐사하거나 지구 주위의 우주환경을 탐사하고 측정하는 인공위성을 통틀어 과학위성이라고 할 수 있습니다. 대한민국의 과학위성으로는 우리 별 위성과 나로과학위성 등이 있습니다.
우주망원경 또한 인공위성에 포함되며 우주망원경은 지구 대기의 영향을 받지 않도록 지구 대기 밖인 우주에서 관측하므로 지상에 있는 망원경보다 훨씬 선명한 영상을 얻을 수 있는 장점이 있으며 허블 우주 망원경이 해당됩니다.
방송통신위성은 라디오, 텔레비전, 전화 등을 위한 위성으로 방송통신위성 대부분은 적도 상공의 지구정지궤도에 위치한 정지궤도 위성입니다. 정지궤도 위성은 지구의 자전속도와 같은 속도로 움직이므로 지구에서 보면 정지해 있는 것처럼 보입니다. 다른 나라에서 열리는 축구 방송을 실시간으로 볼 수 있다거나 외국에 있는 가족과 전화 통화할 수 있는 것 또한 방송통신위성을 이용한 것입니다.
인공위성의 궤도
인공위성은 지구 또는 천체 주위를 일정한 궤도를 따라 공전하도록 만든 것으로 그중 정지궤도위성은 지상에서 관측할 때 정지한 것처럼 보이는 위성이며 정지궤도는 위도 0°인 적도 약 36,000km 상공의 원형 궤도를 말합니다. 따라서 인공위성의 공전 주기와 지구의 자전 주기가 같도록, 지구의 자전 방향과 동일하게 공전하며 방송 통신 위성, 기상위성 등에 주로 이용합니다. 극궤도 위성은 남극과 북극의 상공을 통과하며 극궤도를 따라 지구의 주위를 하루에 여러 번 공전하는 위성으로 지구의 모든 곳을 관측할 수 있습니다. 따라서 기상위성, 관측 위성, 군사위성 등으로 활용합니다. 경사 궤도 위성은 지구의 자전축에 대해 경사진 궤도를 따라 공전하도록 만든 위성입니다.
정리하며
세계 최초의 인공위성은 러시아(옛 소련)에서 발사한 스푸트니크 1호로 1957년에 발사되었습니다. 한국의 최초 인공위성은 1992년 발사된 우리 별 1호로 다른 선진국에 비해 40년 늦게 출발했지만 2023년에 이르러 독자적인 발사능력을 갖추어 세계 7대 우주 강국이 되었다는 점은 실로 놀라운 발전이라고 할 수 있겠습니다. 인공위성이 최초로 발사된 1950년대만 하더라도 각자 국가의 세력과 힘을 과시하기 위한 목적이었다면 현대에는 실제 생활의 편리함을 위해 제작되고 발사되고 있습니다. 지금도, 인공위성은 방송통신, 기상, 자원 탐사, 군사, 과학 등 여러 분야에서 활용되고 있으며, 앞으로도 그 이용 범위는 더 넓어질 것으로 보입니다.