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로켓과학 2

로켓과학 2

: 위성 궤도와 태양계 탐사

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물리학 top100 38주
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품목정보

품목정보
발행일 2016년 03월 31일
쪽수, 무게, 크기 424쪽 | 626g | 152*225*22mm
ISBN13 9788978893152
ISBN10 8978893155

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태양계에는 행성과 위성들 외에도 천체를 관측하고, 우주개발의 전진기지Base Camp로 사용하거나, 필요하면 장래 인류의 제2, 제3의 인류의 거주지를 건설할 수 있는 곳이 여러 군데 존재한다. 회전하는 천체 쌍이 만드는 라그랑주 포인트Lagrange Points가 그러한 곳이다. 라그랑주 포인트에 무인 탐사선이나 유인 우주선을 보내 더 먼 외행성이나 내행성으로 향하는 우주선의 연료를 공급하거나 우주선을 수리하는 정비소와 추진제 충전소를 건설한다면 우주개발을 좀 더 경제적이고 효율적으로 수행할 수 있을 것이다. --- p.41

아무런 힘이 작용하지 않는 우주에 지구만 한 액체 덩어리가 있다고 가정하면 구성물질의 상호 중력에 의해 구球로 변형되고, 그것이 고온으로 녹은 물질이라면 냉각복사로 열을 잃으며, 온도가 내려가면서 거의 균일한 공 모양의 고체로 응고될 것이다. 그러나 회전하는 액체상태의 지구는 중심으로 향하는 만유인력Gravitational Force과 회전축에 수직인 방향으로 작용하는 원심력Centrifugal Force을 받으면서 서서히 식어 고체 지각으로 둘러싸인 오늘날의 지구가 되었다고 가정할 수 있다. --- pp.96-97

대기 중에서 물체가 움직이면 마찰력이 생겨 그 반작용이 물체의 운동방향에 반대방향으로 작용하는 압력으로 나타난다. 물체의 운동에너지는 줄어들고, 물체의 줄어든 운동에너지의 일부는 열로 바뀌어 물체를 가열하고 나머지 열은 공기 중에 흩어진다. 물체의 속력이 증가함에 따라 공기는 점점 더 압축되고 속도가 음속이 되면 선수船首충격파Bow-shock가 생성되어 주변으로 퍼져나가며, 생성된 마찰열은 물체 표면과 충격파 사이에 분포된다. 그러나 공기밀도가 작아져 공기분자의 ‘평균 자유경로Mean Free Path’가 우주선 또는 인공위성의 크기에 버금갈 만큼 증가하면 각각의 공기분자가 선체에 충돌하여 운동량을 전달하는 메커니즘에 의해 공기마찰이 일어난다. --- p.157

행성에 소속된 위성들에게 독자적인 SOI를 배분해주고, 그 안에서 나름대로 모든 물체의 운동을 관장하도록 중력 자율권을 위성에 허용한다. 하지만 행성의 SOI 내에서 허용된 자율권도 SOI 내에서 물체의 행성에 대한 상대적인 운동을 관장할 뿐, 행성의 SOI는 태양 중력의 관장 아래 케플러 궤도를 따라 움직여야 한다. 따라서 한 행성에서 다른 행성으로 가려면 태양에 대한 각 행성의 SOI 경계의 위치와 속도를 알아야 한다. 각 SOI 내에서 우주선의 행성에 대한 위치와 속도는 그 행성의 중심에 원점을 둔 좌표계에서 보면 원추곡선을 따르는 운동이지만, 태양계 내에서 위치와 속도를 알려면 태양 중심에 원점을 둔 좌표계로 좌표 변환을 해야 한다. --- p.185

지구 외에 모든 행성의 공전궤도는 황도에 대한 경사각 가 0이 아니다. 또한 대부분의 우주발사장의 위도는 북위 28.5° 이상에 위치해 있어 이러한 발사장에서 직접 목표행성의 궤도면으로 위성을 발사하는 것은 불가능하므로 전이궤도의 경사각을 바꾸는 것은 행성 간 우주선 발사에서 필수적인 과정 가운데 하나다. 우주선의 속도가 빨라지면 궤도면 변경에 많은 추진제를 소모해야 하므로 속력이 낮은 단계에서 발사체를 이용해 궤도면 변경과 전이궤도 진입을 한꺼번에 실시하여 에너지 절약을 최대로 하는 것이 보통이다. 전이궤도는 황도면에서 벗어나 태양 중심, 지구 중심 및 도착 예정시점에서 목표행성의 중심을 지나는 평면 위에 놓이게 발사궤도를 조절해준다. --- p.234

지금 인류는 중력과 관성력의 조합을 섬세하고 미묘하게 다루는 법을 터득해가고 있다. 아무것도 없는 허공을 중심으로 주기궤도를 도는 것이 달무리궤도다. 지구 궤도에서 10년 걸려 측정하던 하늘 전체에 대한 관측을 달무리궤도에서는 1년 안에 할 수 있고, 훨씬 정밀한 데이터를 얻을 수 있게 된 것도 3체-문제의 특성을 이용한 ‘달무리궤도’를 개발했기 때문에 가능했다. 또한 달무리궤도는 행성 간 여행을 거의 공짜로 가능하게 해주는 우주의 숨은 ‘무료 지하철’로 알려진 ITNS의 출발역이면서 중간역 역할도 한다.
--- p.281

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