오늘은 전 세계 국가와 국민이 관심을 갖고 있는 인공위성에 대해 알아보겠습니다.발사 과정에 숨어있는 과학적 원리는 물론 우주에 떠돌아야 했던 로켓 쓰레기를 최근 어떻게 처리하고 있는지, 일론 머스크의 스페이스X에 대한 이야기와 감동 실화 영상도 함께합니다.
먼저 다음, 네이버 백과에서 소개된 내용을 바탕으로 인공위성을 짧게 소개합니다. 1. 인공위성 유인과 무인 두 가지가 있는데 대부분 무인 인공위성입니다.궤도 비행하는 인공위성에 대한 착상은 아이작 뉴턴이 자신의 저서 『자연철학의 수학적 원리』(1687)에서 처음 제안했습니다.
<사진> Andrey Armyagov/Shutterstock.com 그는 산 정상에서 지평선과 평행하게 매우 빠른 속도로 발사된 포탄은 땅에 떨어지기 전에 지구 주위를 돈다고 말했습니다. 물체는 중력에 의해 지표면으로 바로 떨어지려 하지만 운동량에 따라 물체는 곡선 경로를 그리면서 떨어진다. 속도가 더 커지면 이 물체는 달 궤도처럼 안정된 궤도에 오르거나 지구에서 완전히 벗어나게 된다.라는 내용의 이론을 뉴턴이 제안한 지 300여 년이 지난 1957년 10월 4일 소련은 최초의 인공위성인 스푸트니크 1호를 발사했습니다.미국은 석 달 뒤인 1958년 1월 31일에 처음으로 익스플로러 1호를 궤도에 올렸습니다. – [출처] Daum백과
2. 인공위성의 원리지면과 나란히 수평방향으로 발사된 포탄이 형성하는 궤적의 형태로 설명할 수 있습니다.
<그림. 포탄의 발사속도와 생성궤적의 관계> 발사되는 포탄의 속도를 초속 1km에서 시작하여 조금씩 올린다고 상상해보세요. 포탄이 나는 거리는 조금씩 늘어날 것이고 이론적으로 포탄의 속도가 초속 7.9㎞가 되면 땅으로 다시 떨어지지 않고 지구 주위를 계속 돌게 될 것입니다. 그리고 만약 포탄의 속도가 초속 11.2킬로미터가 넘으면 지구 중력권을 탈출하게 됩니다. 결국 초속 7.9km 이상, 초속 11.2km 이하의 속도를 가진 인공위성은 중력에 의해 지구 주위를 돌게 됩니다. 이때 비행 속도가 초속 7.9km라면 원궤도, 그 이상이면 지구 중심을 한 초점으로 하는 타원궤도가 됩니다. – [출처] 네이버 지식백과
3. 인공위성 발사 과정과 정지위성 그림은 인공위성 발사 과정을 시간별로 나타낸 모형입니다. 최초로 발사 추진체로 사용된 연료 로켓이 분리되고 위성이 대기권을 벗어나는 동안 열과 압력으로부터 보호하기 위해 사용된 페어링이 분리됩니다.
<그림. 인공위성의 발사과정(북캐러밴)> 정지위성: 지구의 자전주기와 같은 주기로 지구 주위를 공전하는 인공위성은 상대적으로 정지된 것처럼 보이는데, 이러한 위성을 정지위성이라고 합니다. 정지위성의 주기는 24시간이어야 하기 때문에 공식적으로 넣어 계산하면 인공위성의 고도는 h=36,000km로 지구 반경의 약 5.6배 높이에 해당합니다.- 친절한 과학사전 (물리편)
4. 인공위성 발사의 원리 발사 추진 원리는 운동 제3법칙인 작용과 반작용의 법칙입니다.작용과 반작용 법칙이란 두 물체에 반대로 작용하는 힘으로 인공위성을 발사할 때는 그 반대 방향으로 가스나 기체를 분사하고 그 추진력으로 로켓이 발사됩니다.
ⓒWikilmages, 출처 Pixabay
5. 로켓 재활용 시절 1926년 세계 최초로 액체연료 로켓이 발사된 이후 지금까지 수많은 로켓이 우주로 발사됐습니다. 하지만 로켓 임무를 마친 뒤 지구로 돌아가지 못하고 모두 산산조각 난 채 고철 형태로 귀환하는 것이 전부였습니다. 하지만 2015년 로켓 팰컨9은 궤도 진입에 성공한 뒤 임무 수행을 마친 뒤 1단 추진 로켓이 지구로 안전하게 귀환했습니다.
이것은 천문학적인 돈이 드는 우주 개발에 있어서 일대 중요한 사건이었습니다. 추진 로켓을 회수하면 막대한 경제적 비용을 줄일 수 있고 실제로 로켓 재활용로 우주발사 비용을 100분의 1 이하로 줄일 수 있어 경제적·환경적으로 매우 큰 의미가 있습니다.– 친절한 과학사전 (물리편) 2015년 1단 추진 로켓을 지구로 안전하게 귀환시킨 스페이스X 대표 일론 머스크와 화성 식민지 건설 상상도입니다.
<그림, 화성 식민지 건설 상상 도-출처 NASA> 일론(일론) 마스크는 대단하고 독특하기도 한 사람입니다.지구는 망할테니 화성을 개발하겠다며 스페이스X라는 회사를 설립했고 화성에 가서 탈 차가 필요해서 TESLA(테슬라) 자동차 회사를 설립했다고 합니다.
그리고 그가 또 투자하는 사업 중 하나는 인터넷입니다. 지구에 4만 개의 위성을 띄워 북극과 아마존까지 초고속 통신을 가능하게 하는 것입니다.기존 인터넷보다 40배는 빠르다고 합니다.
세계가 하나가 되어도 좋을지 모르지만 상대적으로 작은 기업의 불만이 많다고 합니다.
<수업후기> 우리 아이들이 생각했던 것보다 인공위성에 대해 많이 알지 못해서 처음에는 매우 놀랐습니다. 그런데 그랬기에 모든 것을 신기하게 바라보면서 수업에 올인하게 되어 결과적으로 좋은 수업이 되었습니다.
인공위성에 숨어있는 과학원리가 얼마나 많은가~ 뉴턴의 중력, 만유인력의 법칙작용과 반작용의 법칙 관성의 법칙 원심력과 구심력의 평형형 태양광에너지 등
그리고 일론 머스크라는 사람을 통해 ‘인생을 내 앞에 놓여 있는 문제만 바라보고 걱정하고 흥분된다~ 즉, 분주히 살아온 삶의 태도에서 벗어나 미래를 바라볼 수 있는 사람, 나아가 타인을 위해 나는 무엇을 할 수 있을까’를 생각하게 하는 수업이었습니다.
현재 일론 머스크가 세계 부호 1위를 했다고 하는데 이분의 삶이 정말 진실한 삶이라면 박수를 보내고 싶습니다. 그리고 그의 특별한 생각이 정말 지구에 도움이 되기를 희망해 봅니다.
- 네이버 지식백과를 링크 해놓겠습니다. 읽을 것이 많아서 아이들과 함께 읽고 대화하기에 좋을 것 같아요.바람둥이 억만장자 천재공학자 마블의 SF 영화 아이언맨의 주인공 토니 스타크를 장식하는 말이다. 영화 아이언맨 감독 존 파블로가 원작 만화 캐릭터 아이언맨(1963년)을 리메이크해 현대판 토니 스타크의 모델로 삼은 인물은 우주여행 프로젝트인 스페이스엑스와 전기차 업체 테슬라모터스의 최고경영자인 ‘일론 머스크’다. (TIME’s 100 people whomost affected World in 2010 기사 참조) 실존 인물인 일론 머스크와 영화 속 인물인 토니 스타크는 서로 닮은 점이 매우 많다. 40대…terms.naver.com
- 일론 머스크 ‘팰컨 헤비’ 1단 추진 로켓이 지구로 귀환하는 장면을 찍은 영상입니다. 추천드립니다.
- * 인공위성 수업을 마친 후 2021년 1월 25일에 또 새로운 소식이 발표되었습니다. 단일 로켓으로 역대 최다 위성 143기를 발사했거든요. 일론 머스크 스페이스X가 이제 황금알을 낳는 거위로 바뀌었다고 합니다.
- 반대로 뉴스가 나올 때마다 블로그를 계속 업그레이드할 수는 없고, 곤란하네요. 최근 뉴스에는 귀환에 실패한 것이 벌써 네 번째라고 합니다.그의 진실된 노력이 빛을 발하기를 빌면서 이만 실례하겠습니다.도움이 된다면 ‘댓글’이나 ‘좋아요’ 부탁드릴게요