우주탐사 매뉴얼

6장. 궤도 바꾸기

그림 6-1

고정되어 있는 질량 MT의 주변을 질량 μ가 타원궤도를 가지고 공전하고 있다. 근점(periapsis) 및 원점(apoapsis)의 위치와 장반경(a), 단반경(b), 진근점 이각(θ) 및 편심 이각(E)의 정의가 표시되어 있다. 이 그림은 타원궤도의 경우를 보여주지만 (6-3)식은 포물선 및 쌍곡선 궤도에도 적용된다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 6-2

같은 평면에 있는 두 원궤도 사이의 호만 전이. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 6-3

같은 평면에 있는 두 원궤도 사이의 호만 전이. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 6-4

같은 평면에 있는 두 원궤도 사이의 이중타원 호만 전이의 예. 낮은 궤도(반경 r1)에서 출발하여 제3의 지점(반경 r3)을 거쳐 높은 궤도(반경 r2)로 도착하는 경우를 보여준다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 6-5

일반 호만 전이와 이중타원 호만 전이 간의 Δv 비교. 기존 및 목표 궤도는 모두 원궤도이며, r2/r1는 이 두 궤도 간의 반경 비, r3/r1는 이중타원 호만 전이에 쓰이는 경유지 반경(r3)과 기존 및 목표 궤도 중 더 낮은 궤도 반경(r1) 사이의 비이다. 하늘색으로 채워진 영역이 이중타원 호만 전이가 Δv 비용 측면에서 더 효율적인 지역이며, 등고선 옆의 숫자는 r1=185 km인 경우에 대한 일반 호만 전이와 이중타원 호만 전이 간의 Δv 차이다(km/s 단위). 다른 등고선들의 위치는 r1 값에 따라 달라지지만 Δv=0인 곡선의 위치는 변하지 않는다. 점선은 r2/r1=11.9인 위치를 보여준다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 6-6

a) 나로 우주센터에서 정동 방향으로 발사된 로켓이 가지는 지구면 궤적. b) 이 로켓이 i=0°의 궤도면으로 진입하기 위해 적도 근처에서 수행해야 하는 궤도면 전이. vinit은 전이 전 속도, vfinal은 전이 후 속도, ∆vplane은 궤도면 전이에 필요한 기동이다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 6-7

NASA의 CRS-8 임무를 위해 2016년 4월 발사된 Falcon 9 로켓의 a) 시간과 b) 지구면 거리(downrange distance)에 대한 고도 프로파일. 본문에서 언급된 적도면 및 북극 상공까지의 비행 시간은 발사 후 10분 35초(빨간 다이아몬드)부터 215 km의 원궤도 운동을 한다고 가정하고 계산되었다. (비행자료 출처: SpaceX사의 YouTube 영상; Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 6-8

i=90°인 궤도가 북극에서 승교점 전이를 하기 위해 필요한 궤도면 전이. vinit은 전이 전 속도, vfinal은 전이 후 속도, ∆vplane은 궤도면 전이에 필요한 기동이다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 6-9

궤도면 전이와 장반경(호만) 전이를 동시에 하는 복합 궤도면 전이. vinit는 전이 전 속도, vfinal는 전이 후 속도, Δvplane은 궤도면 전이에 필요한 속도 증분, ΔvHohmann는 호만 전이에 필요한 속도 증분, Δvcombined는 복합 궤도면 전이의 속도 증분이다. 이 그림의 벡터들은 모두 한 평면에 놓여 있으며, 본문에서 예로 언급된 복합 궤도면 전이들의 경우 이 평면은 지구 중심을 향한 방향에 수직이다. (Sungsoo S. Kim / CC BY-SA 4.0)

그림 저작권 안내

각 그림의 설명 마지막 부분에는 출처가 주어져 있는데, 출처에서 “CC”는 크리에이티브 커먼즈(Creative Commons) 라이선스를, “BY”는 사용 및 재배포 시 출처(작성자)를 밝혀야 함을, “SA”는 개작(수정) 후 재배포 시 같은 조건으로 재배포 되어야 함을 뜻하며, CC0는 아무 조건 없이 사용 및 재배포 가능함을 의미합니다.

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