지구 주회 궤도

지구 주회 궤도 (地球周回軌道, Earth orbit)는 지구의 중력에 의해 우주 공간에 떠 있는 물체가 지구를 중심으로 회전하는 경로를 의미한다. 인공위성, 우주 정거장, 우주 쓰레기 등 다양한 물체가 지구 주회 궤도를 따라 움직인다. 궤도의 형태, 고도, 경사각 등에 따라 다양한 종류로 분류되며, 각각 다른 목적과 특징을 가진다.

궤도의 종류

지구 주회 궤도는 고도에 따라 다음과 같이 분류될 수 있다.

• 저궤도 (LEO, Low Earth Orbit): 고도 약 2,000km 이하의 궤도를 말하며, 지구 관측 위성, 통신 위성, 국제 우주 정거장 등이 주로 이용한다. 비교적 짧은 시간 안에 지구를 한 바퀴 돌 수 있으며, 지상과의 통신이 용이하다는 장점이 있다.
• 중궤도 (MEO, Medium Earth Orbit): 고도 약 2,000km에서 35,786km 사이의 궤도를 말하며, GPS, GLONASS, Galileo 등 항법 위성이 주로 이용한다. 저궤도와 정지 궤도의 중간 정도의 특징을 가진다.
• 정지 궤도 (GEO, Geostationary Orbit): 고도 약 35,786km의 궤도를 말하며, 지구 자전 주기와 동일한 주기로 지구를 공전하기 때문에 지상에서 보았을 때 항상 같은 위치에 있는 것처럼 보인다. 통신 위성, 기상 위성 등이 주로 이용한다.
• 고궤도 (HEO, Highly Elliptical Orbit): 매우 찌그러진 타원 궤도를 말하며, Molniya 궤도 등이 대표적이다. 특정 지역에 장시간 머무르면서 관측하는 데 유리하다.

궤도 요소

지구 주회 궤도를 정확하게 정의하기 위해서는 다음과 같은 궤도 요소가 필요하다.

• 궤도 경사각: 궤도면과 지구 적도면이 이루는 각도
• 승교점 경도: 춘분점을 기준으로 궤도가 적도면을 통과하는 지점의 경도
• 근지점 인수: 궤도에서 지구와 가장 가까운 지점(근지점)의 위치
• 이심률: 궤도의 찌그러진 정도
• 장반축: 궤도의 크기를 나타내는 요소
• 평균 근점 이각: 특정 시점에서의 위성의 위치

궤도 활용

지구 주회 궤도는 다양한 목적으로 활용된다.

• 통신: 통신 위성을 이용하여 전 세계에 통신 서비스를 제공한다.
• 지구 관측: 지구 관측 위성을 이용하여 지구의 환경 변화, 기상 현상, 지리 정보 등을 관측한다.
• 항법: 항법 위성을 이용하여 GPS, GLONASS, Galileo 등 위치 정보 서비스를 제공한다.
• 과학 연구: 우주 망원경, 우주 정거장 등을 이용하여 우주 환경을 연구한다.
• 군사: 군사 위성을 이용하여 정보 수집, 통신, 감시 등의 활동을 수행한다.

문제점

지구 주회 궤도에는 우주 쓰레기(space debris) 문제가 심각하게 대두되고 있다. 수명을 다한 인공위성, 로켓 잔해 등 우주 쓰레기는 다른 위성이나 우주선의 안전을 위협하며, 지구로 추락할 위험도 존재한다. 따라서 우주 쓰레기 제거 기술 개발, 위성 설계 시 수명 종료 후 폐기 방안 고려 등 다양한 노력이 필요하다.