낮은 지구 궤도는 무엇입니까?

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스푸트니크, 보스 토크 및 머큐리 프로그램과 함께 1950 년대부터 인간은“지구의 유대를 잃어 버리기”시작했습니다. 그리고 한동안 우리의 모든 임무는 LEO (Low-Earth Orbit)로 알려져있었습니다. 시간이 지남에 따라 로봇 우주선과 관련된 아폴로 임무와 우주 임무로 보이저 임무), 우리는 달과 태양계의 다른 행성에 도달하여 넘어 서기 시작했습니다.

그러나 대체로 수년 동안 우주로 향하는 대부분의 임무 (승무원 또는 승무원 제외)는 저궤도 궤도에있었습니다. 지구의 방대한 통신, 항법 및 군용 위성이 상주하고 있습니다. 국제 우주 정거장 (ISS)이 현재 작전을 수행하는 곳이기도합니다. LEO 란 무엇이며 왜 우리가 그곳에 물건을 보내려고 하는가?

정의:

기술적으로, 지구 궤도가 낮은 물체는 지구 표면에서 160-2,000km (99-1200 마일) 고도에 있습니다. 이 고도 아래의 물체는 궤도 붕괴를 겪고 표면에 타거나 부서져 대기 중으로 빠르게 내려갑니다. 이 고도의 물체는 또한 88 분에서 127 분 사이의 공전주기 (즉, 지구를 한 번 공전하는 데 걸리는 시간)가 있습니다.

지구가 낮은 궤도에있는 물체는 여전히 지구 대기의 상층에 있기 때문에 대기 항력에 영향을받습니다. 특히 열권 (80 – 500 km; 50 – 310 mi), 대기 오염 (500–1000 km; 310– 620 마일) 외기권 (1000km, 620 마일 이상). 물체의 궤도가 높을수록 대기 밀도와 드래그는 낮아집니다.

그러나 1000km (620 마일)를 넘어 서면 물체는 지구 표면에서 60,000km 거리에있는 하전 입자 영역 인 지구의 반 알렌 방사선 벨트를 받게됩니다. 이 벨트에서 태양풍과 우주 광선은 지구의 자기장에 갇혀 다양한 수준의 방사선으로 이어졌습니다. 그러므로 LEO의 임무가 160-1000km (99-620 마일) 사이의 태도를 목표로하는 이유는 무엇입니까?

형질:

열권, 열 일시 정지 및 외권에서 대기 조건은 다양합니다. 예를 들어, 열권의 하부 (80 ~ 550 킬로미터; 50 ~ 342 마일)에는 전리층이 포함되어 있는데, 여기에는 대기에서 입자가 태양 복사에 의해 이온화되기 때문입니다. 결과적으로 대기의이 부분 내에서 궤도를 도는 모든 우주선은 UV 및 경질 이온 복사 수준을 견딜 수 있어야합니다.

이 지역의 온도는 또한 분자의 밀도가 매우 낮기 때문에 높이에 따라 증가합니다. 따라서 열권의 온도가 1500 ° C (2700 ° F)까지 높아질 수 있지만 가스 분자의 간격은 공기와 직접 접촉 한 사람에게는 뜨겁지 않다는 것을 의미합니다. 이 고도에서 Aurora Borealis와 Aurara Australis로 알려진 현상이 발생하는 것으로 알려져 있습니다.

지구 대기의 가장 바깥층 인 외 구권 (Exosphere)은 외기 층으로부터 연장되어 대기가없는 우주의 공허함과 합쳐집니다. 이 층은 주로 매우 낮은 밀도의 수소, 헬륨 및 질소, 산소 및 이산화탄소를 포함하여 몇 개의 더 무거운 분자로 구성됩니다 (엑소베이스에 더 가깝습니다).

낮은 지구 궤도를 유지하려면 물체의 궤도 속도가 충분해야합니다. 고도가 150km 이상인 물체의 경우 초당 7.8km (4.84mi) (28,130km / h; 17,480mph)의 궤도 속도를 유지해야합니다. 이것은 궤도에 도달하는 데 필요한 탈출 속도보다 약간 낮으며, 이는 초당 11.3km (7 마일) (40,680km / h; 25277mph)입니다.

LEO의 중력이 지구 표면 (약 90 %)보다 현저히 낮다는 사실에도 불구하고, 궤도에있는 사람과 물체는 일정한 자유 낙하 상태에있게되어 무중력 감을 만듭니다.

LEO의 용도 :

우주 탐험의이 역사에서, 인간 임무의 대부분은 저궤도 궤도에있었습니다. 국제 우주 정거장은 LEO에서 고도 320 ~ 380km (200 ~ 240 마일)의 궤도를 돌고 있습니다. LEO는 대부분의 인공위성이 배치되고 유지되는 곳입니다. 그 이유는 매우 간단합니다.

우선 로켓과 우주 왕복선을 1000km (610 마일) 이상의 고도에 배치하려면 훨씬 더 많은 연료가 필요합니다. 또한 LEO 내에서 우주 임무뿐만 아니라 통신 및 내비게이션 위성은 높은 대역폭과 낮은 통신 시간 지연 (일명 대기 시간)을 경험합니다.

지구 관측 및 스파이 위성의 경우 LEO는 여전히 지구 표면을 잘보고 표면의 큰 물체와 날씨 패턴을 해결하기에 충분히 낮습니다. 고도는 또한 빠른 궤도주기 (약 1 시간에서 2 시간 정도)를 허용하여 하루에 표면에서 같은 지역을 여러 번 볼 수 있습니다.

물론 지구 표면에서 160 ~ 1000km의 고도에서 물체는 Van Allen Belt의 강한 복사에 영향을받지 않습니다. 간단히 말해 LEO는 위성, 우주 정거장 및 승무원 우주 임무를 배치하기위한 가장 간단하고 저렴하며 안전한 위치입니다.

공간 잔해 문제 :

위성과 우주 임무의 목적지로 인기가 높고 지난 수십 년 동안 우주 발사가 증가함에 따라 LEO는 우주 쓰레기로 점점 더 혼잡 해지고 있습니다. 이는 폐기 된 로켓 스테이지, 작동하지 않는 위성 및 큰 조각 조각 사이의 충돌로 생성 된 조각의 형태를 취합니다.

LEO에이 잔해물이 존재함에 따라 최근 몇 년 동안 고배율 충돌이 우주 임무에 치명적일 수 있기 때문에 우려가 커지고 있습니다. 그리고 매번 충돌 할 때마다 추가 파편이 만들어져 케슬러 효과 (Kissler Effect)로 알려진 파괴적인주기가 생겨나 고 NASA 과학자 인 Donald J. Kessler의 이름을 따서 1978 년 처음 제안했습니다.

2013 년 NASA는 10cm보다 큰 21,000 비트의 정크, 1 ~ 10cm 사이의 500,000 개의 입자 및 1cm보다 작은 1 억 개 이상의 쓰레기가있을 수 있다고 추정했습니다. 그 결과, 최근 수십 년 동안 우주 쓰레기와 충돌을 모니터링, 예방 및 완화하기위한 수많은 조치가 취해졌습니다.

예를 들어 1995 년 NASA는 궤도 파편을 완화하는 방법에 대한 포괄적 인 가이드 라인을 발행 한 세계 최초의 우주 기관이되었습니다. 1997 년 미국 정부는 NASA 지침에 따라 궤도 잔해 완화 표준 관행을 개발하여 대응했습니다.

NASA는 또한 우주 쓰레기를 모니터링하고 충돌로 인한 중단을 처리하기 위해 다른 연방 부서와 협력하는 Orbital Debris Program Office를 설립했습니다. 또한 미국 우주 감시 네트워크는 현재 충돌 위험으로 간주되는 약 8,000 개의 궤도 물체를 모니터링하고 다양한 기관에 궤도 데이터의 지속적인 흐름을 제공합니다.

ESA (European Space Agency 's Space Debris Office)는 또한 현재 ESA에서 추적하고있는 모든 객체에 대한 발사 세부 정보, 궤도 이력, 물리적 특성 및 미션 설명에 대한 정보를 제공하는 데이터베이스 및 정보 시스템 특성화 공간 (DISCOS)을 유지합니다. 이 데이터베이스는 국제적으로 인정 받고 있으며 전 세계 거의 40 개 기관, 조직 및 회사에서 사용합니다.

70 년 이상, 지구 궤도는 인간 공간의 운동장이었습니다. 때때로, 우리는 운동장 너머로 그리고 더 멀리 태양계로, 그리고 더 나아가서 모험을했습니다. 향후 수십 년 동안 LEO에서는 더 많은 위성, 큐브, ISS에서의 지속적인 운영, 항공 우주 관광까지 더 많은 활동이 이루어질 것으로 예상됩니다.

말할 것도없이, 이러한 활동의 증가는 우주 차선에 스며 든 모든 쓰레기에 대해 무언가를해야 할 것입니다. 더 많은 우주 기관, 민간 항공 회사 및 기타 참가자가 LEO를 활용하려는 경우 심각한 정리 작업이 필요합니다. 또한 일부 추가 프로토콜은 반드시 깨끗하게 유지되도록 개발해야합니다.

우리는 우주 잡지에서 지구 궤도를 도는 것에 관한 많은 흥미로운 기사를 썼습니다. 여기 지구 궤도는 무엇입니까?, 우주는 얼마나 높습니까?, 우주에는 얼마나 많은 위성이 있습니까?, 북극광 및 남빛 – 오로라 란 무엇입니까? 국제 우주 정거장은 무엇입니까?

낮은 지구 궤도에 대한 자세한 정보를 원하시면 유럽 우주국 웹 사이트에서 궤도 유형을 확인하십시오. 또한, NASA의 저 지구 궤도에 관한 기사 링크가 있습니다.

또한 우리는 천문학 캐스트의 전체 에피소드를 태양계 비행에 관한 모든 것을 기록했습니다. 에피소드 84 : 태양계 주위를 들어보십시오.

출처 :