우주탐사 매뉴얼

4장. 우주 엘리베이터로 올라가기

그림 4-1

우주 엘리베이터의 개념도. 우주 엘리베이터는 지구정지궤도 높이로부터 위아래로 케이블이 뻗어 중력과 원심력이 균형을 이루고 있으며, 케이블에 탑승칸이 매달려서 위아래로 움직이는 장치다. 케이블은 아래로는 화물이나 승객을 실을 위치(지면이나 해수면 근처)까지 뻗어야 하며, 위쪽 끝에는 평형추를 두어 케이블의 길이를 줄일 수 있다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 4-2

지구 자전 각속도에 해당하는 공전 각속도와 질량 m을 가진 두 개의 구(球) 및 질량이 없는 끈으로 이루어진 시스템. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 4-3

GEO 위치로부터 아래로 매달려 있는 3개의 체적소로 이루어진 케이블. 각 체적소는 지구 중심으로부터 거리 r에 있으며, 단면적 A, 밀도 ρ, 체적 A∙dr을 가진다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 4-4

우주 엘리베이터 케이블의 단면적 프로파일. (4-4)식에 의해 계산되었으며 표 4-2에 나와 있는 거대 탄소 튜브의 밀고와 인장응력 값이 사용되었다. 단면적은 rE에서의 단면적에 상대적인 값이며, rGEO에서 최대가 된다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 4-5

우주 엘리베이터에서 놓여진 물체가 가지는 궤도의 근지점(파란색), 원지점(빨간색), 최대 원일점(검은색). 근지점과 원지점은 rrelease<53,000 km인 경우로 왼쪽 y-축이 단위(로그 스케일)이고, 최대 원일점은 rrelease>53,000 km인 경우로 오른쪽 y-축이 단위(선형 스케일)이다. rE, rGEO 및 화성(M), 주소행성대(MAB), 목성(J), 토성(S)의 위치도 표시되어 있다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 4-6

상승하고 있는 화물칸에 의해 우주 엘리베이터의 케이블이 서쪽으로 잡아 당겨지는 현상. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 4-7

a) 고정된 천정에 매달려 있는 막대기 형태의 이중 진자. 각 막대기의 길이는 30 cm, 무게는 1 kg이며 9.8 m/s2의 중력장에 놓여 있다. b) a)의 이중 진자가 θ1=θ2=0°이고 dθ1/dt=0.1 rad/s, dθ2/dt=0 인 초기 조건에서 출발한 후 가지는 연직 방향으로의 각도 θ1와 θ2의 시간에 대한 진화. 두 막대기가 무질서하게 움직이는 것이 보인다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 저작권 안내

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