지구 중궤도(地球中軌道, Medium Earth Orbit, MEO)는 지구를 중심으로 하는 인공위성 궤도 중 하나로, 지구 저궤도(Low Earth Orbit, LEO)와 지구 정지 궤도(Geostationary Orbit, GEO) 사이의 고도 범위에 위치한 궤도를 의미한다. 일반적으로 고도 약 2,000km에서 35,786km 사이의 궤도를 지칭한다.
정의와 범위
지구 중궤도의 고도 범위는 학술적으로 엄밀하게 단일 기준으로 고정된 것은 아니지만, 국제적으로 널리 통용되는 정의에 따르면 지구 표면으로부터 약 2,000km에서 35,786km 사이의 고도에 해당한다. 하한은 지구 저궤도의 상한과 맞닿아 있으며, 상한은 지구 정지 궤도의 고도(35,786km)와 일치한다. 일부 정의에서는 밴 앨런 방사선대(Van Allen radiation belt)의 분포를 기준으로 중궤도의 범위를 구분하기도 한다. 밴 앨런 대는 크게 두 영역, 즉 약 1,500km에서 5,000km 사이와 15,000km에서 30,000km 사이에 형성되어 있는데, 이 방사선대는 고에너지 하전 입자가 밀집된 지역으로서 위성의 전자 장비에 손상을 줄 수 있어 위성 운용에 제약 요인이 된다.
궤도 특성
지구 중궤도에서 위성의 궤도 주기는 고도에 따라 달라진다. 약 10,000km 고도에서의 궤도 주기는 약 6시간 정도이며, 고도가 높아질수록 주기가 길어져 정지 궤도에 가까운 고도에서는 약 24시간에 이른다. 중궤도는 지구 저궤도보다 높은 고도에 위치하므로 넓은 지상 커버리지를 확보할 수 있는 반면, 정지 궤도보다는 지구에 가까워 신호 지연 시간이 상대적으로 짧다는 장점이 있다.
주요 용도
지구 중궤도는 주로 위성 항법 시스템에 활용된다. 대표적인 예로 미국의 GPS(Global Positioning System, 약 20,200km 고도), 유럽연합의 갈릴레오(Galileo, 약 23,222km 고도), 러시아의 글로나스(GLONASS, 약 19,100km 고도), 중국의 베이더우(BeiDou, 약 21,528km 고도) 등이 모두 지구 중궤도에 배치되어 있다. 이 외에도 통신 위성, 기상 관측 위성, 과학 연구 및 지구 관측 목적의 위성 등이 중궤도를 활용하기도 한다.
밴 앨런 방사선대와의 관계
지구 중궤도 영역은 밴 앨런 방사선대의 일부 구간을 포함한다. 밴 앨런 대는 지구 자기장에 포획된 고에너지 하전 입자로 이루어진 영역으로, 이 지역을 통과하거나 운용되는 위성은 방사선에 대한 특별한 차폐 설계가 필요할 수 있다. 이는 중궤도 위성 설계 시 고려해야 할 중요한 공학적 요소로 작용한다.
같이 보기
- 지구 저궤도 (LEO)
- 지구 정지 궤도 (GEO)
- 밴 앨런 방사선대
- 인공위성
