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정지궤도 기상위성은 적도 상공 36,000km에 쏘아 올려 지구의 자전 속도와 같은 속도로 지구 주위로 공전하며 다양한 기상현상을 관측한다. 지구에서 정지궤도 기상위성을 볼 때 위성이 항상 정지된 상태로 보인다.
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[시선뉴스]◀NA▶로켓을 사용해 대기권 밖으로 쏘아 올려 행성 주위를 돌도록 만든 인공 장치가 있습니다. 그 장치 중 99%가 지구 주변을 돌고 있죠. 이것은 지구 둘레의 원 또는 타원 궤도를 위성처럼 비행하는 인공 물체입니다. 주로 과학연구나 기상 관측, 지구 관측, 전파 중계, 군사 목적 등으로 이용됩니다. 사람의 힘으로 지구의 둘레를 돌게 만들었다고 해서 붙여진 인공 물체. 바로 ‘인공위성’입니다.
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정지궤도 – 나무위키:대문
고도 3만 6천 km인 정지궤도를 영어로는 Geo-Stationary Orbit, GSO라고 부르고 이보다 훨씬 낮은 200~2000 km 고도를 도는 위성을 지구 저궤도(LEO, Low …
Source: namu.wiki
Date Published: 10/14/2022
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[ home > 연구개발 > 인공위성 > 정지궤도위성 ]
정지궤도위성 · 제원직경 3.4m, 높이 3.3m, 중량 2,460kg · 운용궤도3만 6,000km · 임무기상·해양 관측/공공통신 · 특징국내 최초 공공 정지궤도위성 · 발사일2010년 6월 27일.
Source: www.kari.re.kr
Date Published: 6/6/2021
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정지궤도 환경위성(GEMS) – 에코타임스
정지궤도 위성은 지구에서 약36000km 떨어진 우주에서 지구의 자전 각속도와 같은 속도로 운동하는 위성이다. 이로 인해 지구 관측자에겐 정지한 …
Source: www.ecotiger.co.kr
Date Published: 11/2/2021
View: 3239
[동향]인공위성도 다니는 길이 있다 – 한국과학기술정보연구원
정지궤도(Geo-synchronous Orbit) 위성은 지구의 자전 주기와 동일한 공전주기를 가지고 지구 주위를 도는 위성으로 약 3만6천km 고도에서 지구 주위를 돌게 된다. 이때 …
Source: scienceon.kisti.re.kr
Date Published: 6/9/2022
View: 9249
정지 위성 – [정보통신기술용어해설]
Geostationary Orbit Satellite 정지 위성, 정지궤도 위성 · Top · 통신/네트워킹 · 무선/이동통신 · 위성통신 · 우주부문(위성) …
Source: www.ktword.co.kr
Date Published: 6/1/2021
View: 6018
정지궤도 위성은 정말로 하늘 위에 멈춰 있는 걸까?
지구 관측위성은 남극과 북극을 따라 지구 주위를 돌며 지구 전체를 관측하는 극궤도 위성이 대부분이다. 그밖에 지구의 특정 지역만 지속적으로 관측하기 …
Source: www.kiost.ac.kr
Date Published: 6/17/2022
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주제에 대한 기사 평가 정지 궤도 위성
- Author: 지식의 창
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- Date Published: 2019. 7. 4.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=NTsAPbUitNo
정지궤도 기상위성의 특징
정지궤도 기상위성은 적도 상공 36,000km에 쏘아 올려 지구의 자전 속도와 같은 속도로 지구 주위로 공전하며 다양한 기상현상을 관측한다. 지구에서 정지궤도 기상위성을 볼 때 위성이 항상 정지된 상태로 보인다.
그림 1은 정지궤도 기상위성의 궤도 특성을 보여준다.
위성의 공전 주기가 지구의 자전 주기와 같기 때문에 위성이 항상 지구상의 같은 장소를 관측할 수 있고 정지궤도 위성 수신 안테나도 항상 같은 방향으로 고정되어 있다. 정지궤도 기상위성은 극지방을 제외한 지구 지표면의 약 1/4 범위를 관측할 수 있다. 이러한 장점을 이용하여 시시각각 변화하는 구름의 이동, 기상 상태 등을 연속적으로 관측하여 기상현상의 변화를 감시하고 예측하는데 이용한다.
그림 2는 정지궤도 기상위성인 천리안위성 2A호의 적외채널을 이용하여 관측한 지구의 모습이다.
정지궤도 기상위성은 지구의 그림자에 들어가거나, 위성과 태양이 거의 같은 방향에 위치하는 경우에 관측할 수 없는 경우가 발생한다. 이와 같이 특별한 위성의 운용상태를 전자는 위성식, 후자는 태양 간섭이라고 하며, 이러한 현상은 춘분과 추분을 전후로 자주 나타난다.
그림 3은 정지궤도 기상위성의 관측 특성을 보여준다.
각각의 운용 기간과 관측할 수 없는 시각은 위성식이 55일 정도로 세계표준시(UTC)로 매일 13:33~15:33에 나타나고, 태양간섭 기간은 10일 정도이며 03:00UTC(한국시간 12:00시)에 나타난다. 그림 3 정지궤도 위성의 관측에서 위성식(좌측)과 태양간섭(우측) 그림 1 정지궤도 위성의 시간에 따른 위치 그림 2 천리안 2A호 적외영상 2019년 5월 29일 오후 2시 50분
현재 지구상의 정지궤도 기상위성 관측망은 그림 4와 같이 운영되고 있다. 기상청에서 일기예보, 수치자료/기후변화 감시에 활용하고 있는 천리안위성 2A호는 동경 128.2도 적도 상공에 위치하여 우주에서 동아시아, 동남아시아, 호주, 서태평양 영역의 구름 분포와 대기 흐름 등의 기상현상을 관측하고 있다.
전지구 위성관측망은 기본적으로 정지궤도 기상위성인 GOES(Geostationary Operational Environmental Satellites, 미국), Meteosat(유럽), Himawari(일본), FY(Feng-Yun, 중국), INSAT(인도) 등과 NOAA(미국), FY-3D(중국) 등의 극궤도 기상위성으로 구성되어 있으며, 보다 정밀한 지구환경감시를 위해 Terra·Aqua(미국)의 지구관측위성으로 구성되어 있다.
그림 4 전 세계의 정지궤도 기상위성 GOES-16 위성 ※그림 4에는 GOES-E로 표기되어 있음
GOES-16은 미국항공우주국과 미국 해양대기청이 운영하는 차세대 기상영상기(Advanced Baseline Imager, ABI)를 탑재한 GOES 시리즈(Geostationary Operational Environmental Satellite) 중 첫 번째 위성이다. 2016년 11월 19일 케이프 커내버럴(Cape Canaveral)에서 ULA(United Launch Alliance) Atlas V 로켓을 이용하여 발사되었고, 2017년 12월 19일부터 정상서비스가 시작되었다. 위성체는 연료를 포함한 총 중량은 5,500kg이며 운용수명은 12년으로 예상된다. GOES 위성은 기존의 기상센서에 비해 우수한 성능을 가진 ABI가 탑재되어 관측 채널수가 기존의 5채널에서 16채널로 확장되었으며 공간해상도가 4배, 전지구 관측 시간은 5배나 빠르게 향상되었다. 또한 낙뢰탐지기(Geostationary Lightning Mapper)를 탑재하였고 이 위성에는 우주기상과 태양을 관측하기 위한 4개의 다른 탑재체도 포함되어 있다.
GOES-17 위성 ※그림 4에는 GOES-W로 표기되어 있음
GOES-17은 미국 해양대기청이 운영하는 GOES 시리즈 두 번째 위성이다. GOES-17은 GOES-16과 동일한 기상센서 ABI를 탑재하고 있으며, 서경 137.2도로 이동하여 미국, 알래스카, 하와이 및 태평양 서해안을 관측한다. 위성의 총 중량은 5,192kg이고 운용수명은 12년으로, 2018년 3월 1일에 발사되었고, 2019년 2월 12일에 정식 서비스가 시작되었다.
HIMAWARI-8 위성
HIMAWARI-8은 일본 기상청이 운영하는 정지궤도 기상위성으로, 2014년 10월 7일 발사되었다. 동경 140.7도에 위치하고 있으며, 예상 수명은 8년이고 발사 시 총 중량은 약 3,500kg이었다.기상센서 AHI(Advanced Himawari Imager)가 탑재되었는데 이 AHI는 미국 GOES-R에 탑재된 ABI와 유사한 성능을 가지고 있어, 16개 채널에 최대 공간해상도 500m로 전지구 영상은 10분마다, 일본 영상은 2.5분마다 제공한다.
METEOSAT-11 위성
METEOSAT-11은 유럽기상위성기구(EUMETSAT)에서 운영하는 정지궤도 기상위성으로 METEOSAT 시리즈 중 네 번째 위성이다. 2015년 7월 15일에 발사하였고 2015년 12월 16일 궤도상 시험을 완료하여 정상 운영되었다. 궤도보관 기간을 거쳐 2018년 2월 20일에 경도 0도로 이동하여 METEOSAT-10을 대체하였다. 발사 시 총 중량은 2,040kg이고 수명은 2024년까지 예상한다. 전구는 15분마다, 유럽, 아프리카 및 인접한 바다 지역은 5분마다 자료를 제공한다.
FY-2H 위성
FY-2H는 중국기상청이 운영하는 정지궤도 기상위성으로 FY-2시리즈의 8번째 위성이다. 2017년 6월 5일에 발사하였고 발사 시 총 중량은 1,380kg이며 운용수명은 5년으로 동경 79도에 위치하고 있다. 기상센서는 S-VISSR(Stretched-Visible and Infrared Spin-Scan Radiometer)를 탑재하였고 5개 채널로 전구는 30분마다 관측하며 적외채널 해상도는 5km, 가시채널은 1.25km의 영상을 제공한다.
INSAT-3DR 인도 위성
INSAT-3DR은 인도국가위성시스템이 운영하는 정지궤도 기상위성으로 INSAT-3 시리즈의 6번째 위성이다.
2016년 9월 8일 발사하였고 발사 시 총 중량은 2,060kg이며 운용수명은 10년으로 동경 74도에 위치하고 있다. 기상관측기는 INSAT관측기를 탑재하였고 관측기는 6개 채널로 가시채널은 1km, 적외채널은 4km 해상도의 영상을 제공한다.
정지궤도 기상위성의 관측방법
정지궤도 기상위성의 관측센서는 전지구 면적의 대략 절반에 해당하는 반구를 관측하고, 위성의 동경상 위치에 따라 항상 일정한 지역을 관측한다. 관측센서의 스캔방식은 한 번에 반구 전체를 관측하는 것이 아니라, 반사거울을 회전하여 동서방향이나 대각선 방향으로 연속적으로 관측한다. 따라서 센서의 종류에 따라서 반구전체를 관측하는 시간은 5분에서 30분가량 소요된다. 그리고 센서의 감지기의 화소 밀집도에 따라서 지상의 거리분해능이 정해진다.
관측센서의 특징
정지궤도 기상위성의 대표적인 센서의 채널은 가시광선 1채널, 단파적외선 1채널, 수증기 1채널, 적외영상 2채널 등 모두 5채널로 구성된다.
각 채널별 특성은 다음과 같다.
가시채널(Visible channel: VIS)은 구름과 지표면에서 반사된 태양광의 강약을 나타낸다. 반사되는 빛이 강할수록 영상에서 밝게 보이기 때문에, 알베도가 높을수록 밝게 보인다. 반사량이 높은 눈 또는 구름의 경우 매우 밝게 보이고, 사막은 그보다 어둡게, 다른 육지는 더 어둡고, 바다는 가장 어둡게 나온다. 그러나 같은 구름이라도 얼음의 유무와 물의 포함 정도, 측정 높이에 따라 반사되는 정도가 다르고 같은 물체라도 측정 시간에 따라 반사광의 정도가 다르기 때문에 주의해야 한다. 가시영상을 이용하여 구름, 설빙면, 지표면을 관측할 수 있으나 야간에는 반사광이 없거나 약하기 때문에 가시채널을 이용할 수 없다.
단파적외채널(Shortwave infrared channel: SWIR)은 태양복사와 지구복사를 동시에 관측할 수 있다. 그러나 주간에는 근적외파장대에서 태양복사 반사광이 지구복사 반사광보다 세기 때문에 단파적외채널을 통한 영상 해석은 어렵다. 따라서 태양복사 반사광이 적은 야간에 야간안개 및 하층운, 산불감지, 지면온도 등을 추출한다.
수증기채널(Water Vapor channel: WV)은 적외채널의 일종으로 구름이 없는 대기에서도 수증기에 민감하게 반응한다. 증상층 대기, 최대 반응고도 약 400hPa에 이르는 대기의 수증기량과 상층의 고기압과 저기압의 위치, 제트기류, 바람분포 등 중상층 대기의 특성과 종관규모 대기의 특성을 수증기채널을 통해 관측 가능하다.
적외1채널(Infrared channel: IR)은 지구 표면과 물체가 방출하는 에너지의 세기, 즉 적외선 에너지량의 세기를 관측한다. 지구 표면과 물체가 방출하는 적외선 에너지량의 세기는 그 물체의 온도가 높으며 더욱 놓게 나타난다. 이때 적외채널로부터 추정된 물체의 온도를 휘도온도라고 한다. 구름의 휘도온도가 낮으면 적외1채널에서 밝게 나타나는데 고도가 높은 구름을 의미하고, 휘도온도가 높으면 어둡게 나타나고, 이때 낮은 구름을 의미한다. 적외2채널도 적외1채널의 특성과 비슷하다. 다만 대기에 포함된 수증기량과 황사 등을 포함하는 에어로졸의 양에 따라 적외 복사량의 차이를 보인다. 이런 복사량의 차이는 황사탐지와 해수면 온도 분석 시 수증기 흡수효과 보정, 구름정보 등에 이용된다.
각 GK2A 센서 채널의 파장과 특성을 표 1에, 위성의 종류와 채널은 표 2에 제시하였다. 각 채널별 특성은 다음과 같다.
가시채널 4개 중 1~3번 채널을 이용하여 RGB 합성영상을 생성하여 사실과 가까운 색을 확인할 수 있다. 4번 가시채널은 지표와 해면의 차이를 구분이 명확하며 식생에 의한 반사도가 높아 지표/해면 선별이나 식생지수, 해양 연구에 사용된다.
근적외채널(Near infrared channel: NIR)은 2개 채널이 있다. 그 중 5번 근적외채널은 강한 수증기 흡수가 나타나는 파장이기 때문에 수증기가 많이 포함되어 있는 청천이나 하층 구름에서는 낮은 신호가 나타나지만, 고층 구름에서는 강한 신호가 나타나기 때문에 고층 구름, 특히 권운 탐지에 용이하다. 6번 근적외채널은 물방울이 있는 구름은 밝게 나타나고 얼음 알갱이가 포함된 구름이나 적설 영역은 어둡게 나타나서 적설탐지에 활용된다.
수증기채널은 3개 채널이 있어 각각 상층, 중층, 하층 수증기 분포를 알 수 있다. 따라서 입체적으로 수증기 분포를 확인할 수 있다. 이를 바탕으로 상층 고/저기압의 위치, 제트기류, 상층 침강역 및 건조역에서의 바람 분포나 종관규모 대기특성을 분석할 수 있다.
적외채널은 총 7개의 채널로 구성되어 있다. 적외채널은 가시광채널과 다르게 야간 관측이 가능하고 채널별로 민감한 영역들을 각기 존재한다. 이 특징을 활용하여 다양한 산출물을 생산한다. 7번 적외채널은 구름 선별이나 야간 구름/안개 탐지, 고온에 민감하여 화재 탐지에 활용되는 채널이다. 11번 적외채널은 유효 구름 반경에 민감하여 운상을 선별할 때 쓰인다. 12번 적외채널은 오존을 탐지한다. 13번 적외 채널은 대기의 창 영역으로 수증기에 의한 감쇠가 적게 나타나는 채널이다. 14번과 15번 적외채널은 두 채널의 차이로 가강수량과 지표면 온도 및 화산재 탐지를 한다. 16번 적외채널은 CO₂ 흡수 채널로 CO₂는 대기와 잘 혼합되어 있는 특성과 대기창 채널과 차이를 통해 구름 꼭대기 온도와 기압을 결정한다.
센서에 따른 파장, 관측대상 센서명 파장대(㎛) 관측대상 1(VIS) 0.470 지표 및 해안 에어로솔 2(VIS) 0.511 안개, 연무 탐지 및 트루컬러 합성 3(VIS) 0.640 구름, 안개, 일사량 4(VIS) 0.856 식생, 해양 연구, 지표/해면 선별 5(NIR) 1.374 권운 탐지 6(NIR) 1.610 구름 물방울/얼음, 적설 탐지 7(IR) 3.830 구름 선별, 야간 구름/안개, 화재 탐지 8(WV) 6.241 상층 수증기 9(WV) 6.952 중층 수증기 10(WV) 7.344 하층 수증기, SO₂ 11(IR) 8.592 운상, 황사, SO₂ 에어로솔 12(IR) 9.625 오존 13(IR) 10.403 구름 입자 크기, 표면특성 14(IR) 11.212 해수면 온도, 구름, 강수 15(IR) 12.364 하층 수증기, 화산재 16(IR) 13.310 운고, 운량
표 1 GK2A 관측 센서
위성 위성 국가 경도상 위치 보유채널(파장대:㎛) HIMAWARI-8 일본 140.7°E 가시1채널(0.47), 가시2채널(0.51), 가시3채널(0.64),
단파적외4채널(0.86), 단파적외5채널(1.6),
단파적외6채널(2.3), 단파적외7채널(3.9), 수증기8채널(6.2),
수증기9채널(6.9), 수증기10채널(7.3), 적외11채널(8.6),
적외12채널(9.6), 적외13채널(10.4), 적외14채널(11.2),
적외15채널(12.4), 적외16채널(13.3) GOES-17(GOES-West) 미국 137.2°W ABI(16bands), GLM, SEISS, EXIS, SUVI, MAG GOES-16(GOES-East) 미국 75.2°W METEOSAT-8 (IODC) 유럽 41.5°E 가시(0.5-0.9), 적외(10.5-12.5), 수증기(5.7-7.1) METEOSAT-11 유럽 0° INSAT-3DR 인도 74°E 가시(0.65), 적외(1.625, 3.82, 10.8, 12.0), 수증기(6.8) FY-2H 중국 79°E 가시(0.5-0.99), 단파적외(3.5-4.0),
적외(10.3-11.3, 11.5-12.5), 수증기(6.3-7.6)
표 2 정지궤도 관측위성
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인공위성
국가 공공 수요의 위성개발 기술 확보
우리나라의 인공위성 연구개발은 1994년 종합과학기술심의회에서 다목적실용위성(아리랑위성) 개발 사업을 의결하면서 시작됐다. 국가적으로 위성 영상에 대한 공공수요를 충족시키기 위해 1999년 다목적실용위성인 아리랑위성 1호, 2006년 국내 주도로 아리랑위성 2호를 개발했다. 이후 2012년 아리랑위성 3호, 2013년 아리랑위성 5호, 2015년 아리랑위성 3A호를 개발했다. 현재 고정밀 레이더 위성인 아리랑위성 6호와 최첨단 수준의 정밀 지구관측광학위성인 아리랑위성 7호와 아리랑위성 7A호를 개발 중이다. 또한, 국내 개발 첫 정지궤도위성이자 독자적인 기상 및 해양관측 서비스가 가능한 천리안위성 1호를 개발했으며, 천리안위성 1호 보다 더 정밀한 기상관측이 가능한 천리안위성 2A호, 해양관측 및 세계 최초로 정지궤도에서 대기환경 관측이 가능한 천리안위성 2B호를 개발 운영 중이다. 특히 천리안위성 2B호는 한반도 주변의 미세먼지 등 대기오염물질의 이동경로를 파악할 수 있어 미세먼지 등으로 인한 국가간 갈등과 사회적 문제 해결에 도움을 줄 것으로 기대된다. 소형 및 과학실험용 위성으로는 2003년 과학기술위성 1호, 2013년 나로과학위성, 과학기술위성 3호를 개발했다. 한국항공우주연구원은 다목적실용위성과 정지궤도위성 개발로 독자적인 위성 개발 기술을 확보하였고 국내 위성 산업화를 목표로 민간 산업체에 위성 기술 이전을 위한 500kg급 차세대중형위성 1, 2호를 개발 중이다.
아리랑위성과 차세대중형위성의 개발목적, 위성형상, 사업기간, 중량, 임무수명, 주요성능, 발사체, 발사장, 발사일, 운용현황을 설명하는 표입니다. 구분 아리랑위성(다목적실용위성) 차세대중형위성 1호 2호 3호 3A호 5호 6호 7호 1호 2호 개발목적 지구관측(광학) 지구정밀관측(광학) 지구정밀관측(광학) 지구정밀관측(광학+적외선) 전천후지구관측(영상레이더) 전천후지구관측(영상레이더) 지구정밀관측(광학+적외선) 지구관측 (광학) 지구관측 (광학) 위성형상 사업기간 ’94.11～’00.1 ’99.12～’06.11 ’04.8～’12.8 ’06.12～’15.12 ’05.6～’15.6 ’12～’22 ’16.8～’23.3 ‘15~’21 ‘18~’20 중량 470kg 800kg 980kg 1,100Kg 내외 1,400Kg 내외 1,750kg 2000kg 500kg급 500kg급 임무수명 3년 3년 4년 4년 5년 5년 5년 4년 4년 주요성능(해상도) 흑백 6.6m 흑백 1m
칼라 4m 흑백 0.7m
칼라 2.8m 흑백 0.55m
칼라 2.2m 레이더 영상
1m/3m/20m 레이더 영상
0.5m/3m/20m 흑백 0.3m
칼라 1.12m 흑백 0.5m
칼라 2m 흑백 0.5m
칼라 2m 발사체 Taurus(미) Rockot(러) H2-A(일) Dnepr(러) Dnepr(러) Angara1.2(러) Vega-C(프) Soyuz-2(러) Soyuz-2(러) 발사장 반덴버그(미) Plesetsk(러) 다네가시마(일) Yasny(러) Yasny(러) Plesetsk(러) 기아나쿠르(프랑스령) Baikonur(카자흐스탄) Baikonur(카자흐스탄) 발사일 ’99.12.21 ’06.7.28 ’12.5.18 ’15.3.26 ’13.8.22 ’22(예정) ‘22.하(예정) ’21.3.22 ’22(예정) 운용현황 임무종료(07.12) 운용종료(‘08.2) 임무종료(‘15.10) 임무수행중 임무수행중 임무수행중 개발중 개발중 임무수행중 개발중
공공정지궤도위성의 목적, 형상, 개발기간, 발사일, 중량, 수명, 위성체개발, 발사체, 발사장, 특이사항, 운용현황을 설명하는 표입니다. 구분 공공 정지궤도위성 천리안1호 천리안2호 천리안2B호 목적 공공통신/해양/기상관측 기상/우주관측 해양/환경관측 형상 개발기간 ’03.9∼’10.12 ’11.7∼’20.10 발사일 ’10.6.27 ’18.12.5 ’20.2.19 중량 2,460kg 3,507kg 3,386kg 수명 7년 10년 10년 위성체개발 Astrium사 (프랑스)/항우연 공동개발 항우연 항우연 발사체 Ariane5(프랑스) Ariane5(프랑스) Ariane5(프랑스) 발사장 남미 기아나(프랑스) 남미 기아나(프랑스) 남미 기아나(프랑스) 특이사항 국내 최초 개발 정지궤도위성 국내 독자개발 정지궤도위성 운용현황 임무수행중 임무수행중 임무수행중
인공위성 개발 기술력 세계적 수준에
우리나라는 선진국보다 40여 년 늦은 1990년대 중반에서야 국가 주도로 위성 개발을 시작했지만, 지속적인 투자와 연구개발로 현재 세계 6~7위권의 인공위성 개발 기술력을 가진 것으로 평가받고 있다. 세계 최첨단 수준의 인공위성 설계, 해석, 조립, 시험 기술을 확보했으며 다양한 국내 위성 수요를 충족하고 있다. 이와 함께 위성 개발에 필수적인 첨단의 위성 시험 시설과 위성 운용 인프라 및 기술, 위성정보 활용 기술 등도 보유하고 있다. 한국항공우주연구원은 세계적 수준의 인공위성 연구개발을 통해 첨단 기술을 적용한 저궤도 지구관측위성과 정지궤도위성 개발 기술을 축적하였으며, 최근에는 국내 위성 산업 발전을 위해 민간 산업체에 그 동안 축적한 위성 개발 기술을 이전하고 있다.
정지궤도 환경위성(GEMS)
정지궤도 위성은 지구에서 약36,000km 떨어진 우주에서 지구의 자전 각속도와 같은 속도로 운동하는 위성이다. 이로 인해 지구 관측자에겐 정지한 것처럼 보이는 특징이 있다.
대부분의 방송·통신위성이 이 정지궤도 위성으로 운용되고 있으며, 한 개의 위성으로 지구 전 지역의 3분의 1을 커버할 수 있기 때문에 세 개의 위성만 있으면 전세계 위성통신 서비스가 가능하다.
반면 이동 위성인 저궤도위성은 지상 200~6000km 상공에 떠 있는 위성이다.
이 위치에서 위성체가 지구를 한 바퀴 도는데 걸리는 시간은 90~120분으로 지구 중력에 의한 위성 속도의 감속 정도가 크고 우주 입자선의 영향으로 정지궤도위성에 비해 수명이 짧은 편이다.
발사하는데 드는 비용 역시 저궤도위성이 정지궤도위성보다 적게 든다.
저궤도 위성 대비 정지궤도 환경위성 특성.
정지궤도위성은 적은 수의 위성으로 넓은 지역을 커버할 수 있어 국제통신 및 방송중계용은 물론, 한나라 안에서 다양한 위성통신 서비스를 제공하는 데 많이 이용된다.
그러나 고도가 높아 전파가 전달되는 동안 전파가 약해지기 때문에 위성이나 지상 안테나의 크기가 커야 하고 위성에 탑의 된 중계기의 출력도 높아야 한다.
마찬가지로 지상에서 위성으로 전파를 보내는 경우에도 큰 안테나와 높은 출력을 가진 지구국이나 기지국 또는 단말기가 요구된다.
우리나라 최초의 통신위성으로 1995년 제1호기가 발사된 데 이어 1996년 2호기, 1999년 3호기가 각각 발사된 무궁화호 위성도 동경 116도 상공에 떠 있는 정지궤도위성이다.
천리안위성 2B호.
한편 우리나라는 동아시아 지역의 기후변화 및 대기오염 물질의 배출과 이동 정보를 한눈에 알아보기 위해 올해 2월19일 세계 최초 정지궤도 환경위성(천리안위성 2B호)를 남미 프랑스령 기아나 우주센터에서 성공적으로 발사했다.
환경부에서는 기후변화 및 대기오염물질의 원인 규명 계획을 위해 ‘환경위성을 이용한 기후변화 및 대기오염물질 감시 계획’을 지난 2009년 수립했으며, 해당 계획을 기반으로 정지궤도 환경위성(GEMS, Geostationary Environment Monitoring Spectrometer) 개발을 추진해 왔었다.
천리안위성 2B호는 지상에서 약 3만 6000㎞ 떨어진 우주에서 지구의 자전 속도와 동일한 속도로 회전하면서 하루 평균 8회, 매 시간 한반도 주변 동아시아 영역의 미세먼지 및 대기오염물질의 시간별 이동 경향 및 지역별 분포 정보를 제공한다.
환경위성 관측자료는 2020년 10월말 우주궤도상 시험을 정상적으로 마쳤으며, 내년 상반기까지 내·외부 전문가 검토를 거친 이후 검증이 완료된 관측자료부터 순차적으로 공개할 예정이다.
우주 궤도상 시험은 발사 후 관측자료를 처리하는 지상시스템과 위성관측자료 처리기술의 기능 및 성능을 평가하고 개선하는 과정이다.
환경위성 자료처리기술은 타 환경위성과 모델 결과를 이용한 모의자료를 기반으로 개발됐기 때문에 실제 환경위성자료를 적용한 궤도상 시험은 필수적이다.
또한 대기상태와 구성물질은 계절변화에 따라 영향을 받기 때문에 일정 기간 축적된 자료를 이용한 검증 수행이 필요하다.
[동향]인공위성도 다니는 길이 있다
2005-07-04
모든 위성은 자신만의 궤도(위성이 지나는 특정한 길)가 있다. 위성의 임무에 따라 궤도의 형태는 다르며, 일반적으로 고도에 따라 저궤도, 중간궤도, 지구정지궤도로 나누어진다. 또한 특정 목적을 위해 크기나 모양이 특이한 극궤도와 타원궤도도 있다.
인공위성을 궤도에 따라 간단히 분류해 보도록 하자.
정지궤도(Geo-synchronous Orbit) 위성은 지구의 자전 주기와 동일한 공전주기를 가지고 지구 주위를 도는 위성으로 약 3만6천km 고도에서 지구 주위를 돌게 된다. 이때 지구의 자전 주기와 정지궤도 위성의 공전주기가 같기 때문에 항상 같은 지역 위에 떠 있는 것처럼 보인다. 따라서 우리가 보는 위성은 정지한 것처럼 보이는 것이다. 이러한 정지궤도 위성은 통신 위성, 기상 위성 등의 목적으로 사용된다.
저궤도(Low Earth Orbit) 위성은 대기 밀도가 거의 0에 가까운, 지구 대기의 최상층부를 도는 위성이다. 이러한 저궤도 위성은 지구와 가까이 돌고 있어 지구의 아름다운 광경들을 볼 수 있는데, 우주에서 찍어오는 아름다운 사진들이 거의 저궤도에서 찍어오는 사진들이다. 또한 대기 밀도가 거의 0에 가깝기 때문에 천문 관측시 대기에 의한 영향을 받지 않는다.
따라서 허블 우주망원경 같은 관측 장비를 궤도상에 올려서 먼 우주를 촬영하는 데 사용한다. 저궤도 위성은 주로 고도 500km이상, 1천500km 이하의 궤도에서 돌고 있고(500km 안쪽에서는 인공위성이 공기저항으로 1년 내에 떨어지게 되고, 1천500km 이상에서는 밴 앨런대의 영향으로 지자기의 영향을 받게 되기 때문에 500km~1천500km의 궤도를 유지하도록 한다), 원격탐사, 기상관측, 지구관측 등의 목적으로 많이 사용된다.
극궤도(Polar Orbit) 위성은 저궤도 위성의 특별한 형태로, 북극과 남극을 잇는 궤도를 돈다.
위성이 북극과 남극을 도는 동안 지구가 자전하게 되는데 이로 인해 인공위성이 서쪽으로 조금씩 치우쳐 가는 현상(인공위성의 서편현상)을 볼 수 있다.
지구의 전체 표면을 관측할 수 있다는 특징이 있으며 이러한 특징을 잘 이용해 기상위성, 관측위성, 군사위성 등으로 사용된다.
타원궤도(Elliptical Orbit) 위성은 궤도의 찌그러짐 정도(이심률)가 커서 지구와 가까운 지역(근지점)을 지날 때의 비행시간보다 반대편을 비행하는 시간이 상대적으로 매우 긴 특성을 가진다. 즉, 극궤도 위성과는 달리 계란 모양의 타원궤도를 그리며 지구를 돈다.
모든 위성의 궤도는 원 또는 타원의 형태를 가지고 있다. 원형의 궤도는 지구와의 거리, 즉 고도가 일정하고 속도 또한 일정하게 움직인다. 반면 타원형의 궤도는 지구로부터의 거리가 일정하지 않아서 고도가 높은 지점과 고도가 낮은 지점이 생기게 된다. 이때 고도가 가장 높은 지점을 원지점, 고도가 가장 낮은 지점을 근지점이라고 한다. 타원형 궤도를 도는 위성들은 근지점 근처에서는 아주 빠른 속도로 움직이고 원지점 근처에서는 아주 느리게 움직이게 된다.
다시 말해서 전체적으로 궤도상의 위치에 따라 위성의 움직이는 속도가 다르게 된다. 이러한 원리를 이용한 특수한 형태의 궤도를 몰니야(Molniya) 궤도라고 하는데, 정지궤도 위성과 통신을 할 수 없는 고위도 지방에서 통신이나 방송용으로 사용하고 있다. 즉, 근지점은 남반구에, 원지점은 북반구에 오도록 궤도를 형성하면 위성은 남반구보다는 북반구에 훨씬 더 오래 머무르게 된다. 따라서 적도상의 정지궤도 위성을 사용할 수 없는 러시아 같은 고위도에 위치한 국가에서는 이러한 몰니야 궤도상의 위성을 이용해서 통신을 할 수 있게 된다.
이처럼 위성들은 목적에 따라 각기 다른 궤도를 돌고 있으며, 관측하고자 하는 지역과 맡은 임무에 적합한 정밀한 궤도를 돌고 있다. 또한 일단 궤도에 한번 진입하면 지상의 통제를 받기 때문에 서로 충돌할 위험은 없다.
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위성 이름에 왜 ‘정지’라는 낱말을 붙였는지 의아하게 생각하는 사람도 있을 것이다. 정지라는 것은 멈췄다는 뜻인데, 정지궤도 위성은 정말로 하늘 위에 멈춰 있는 걸까? 사실 궤도 위에서 위성이 정지하면 곧바로 지상으로 추락한다. 그런데 왜 한군데 멈춰 있는 것처럼 보일까?
지구에서 관측하는 나와
위성이 회전하는 각속도가 같기 때문
지구 관측위성은 남극과 북극을 따라 지구 주위를 돌며 지구 전체를 관측하는 극궤도 위성이 대부분이다. 그밖에 지구의 특정 지역만 지속적으로 관측하기 위해 지표 약 36,000km 높이의 고도에서 지구를 공전하는 정지궤도 위성도 있다. 정지궤도 위성이 한군데 멈춰 있는 것처럼 보이는 것은 지구에서 관측하는 나와 위성이 회전하는 각속도가 같기 때문이다. 지구는 하루에 팽이처럼 고정된 축을 중심으로 한 바퀴 자전하고, 위성은 지구 둘레를 하루에 한 바퀴 돌도록 고도를 조정했기 때문이다. 이 높이의 고도를 정지궤도라고 한다. 정확하게 말하면 지구는 하루에 한 바퀴 360° 자전하고, 위성도 하루에 360°로 지구 둘레를 일정하게 공전하므로 회전하는 거리가 아닌 단위 시간 동안에 회전하는 각도, 즉 각속도가 같다. 따라서 지구 위에 서 있는 내가 보기에 정지한 것처럼 보이는 것이다.
그림 1. A와 B의 이동속도는 다르지만, 지구 자전축을 중심으로 하는 각속도는 같다.
한 지역을 계속 관찰해야 하는
기상 위성, 통신위성이 대표적인 정지궤도 위성
위성으로 한 지역을 계속 관찰해야 하거나 지구상의 한 지점에서 끊임없이 위성과 통신하며 자료를 주고받으려면 정지궤도 위성이 가장 적합한 방식이라고 할 수 있다. 항상 같은 지역의 날씨를 집중적으로 관측하는 기상 위성이나 매일 위성 TV를 볼 수 있게 해주는 통신위성이 대표적인 정지궤도 위성이다. 지금까지 선진국에서 바다를 관측하기 위해 정지궤도에서 위성을 활용한 사례가 없었다. 극궤도 위성보다 약 50배나 멀리 떨어져 있어 원하는 자료를 얻는 것이 힘들었기 때문이다. 2010년 6월 27일에 발사된 천리안 1호는 정지궤도 위성에 세계 최초로 해양관측센서 GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)를 탑재하여 정지궤도에서 한반도 주면 바다를 매시간 가시광선으로 관측하고 있다. 다시 말해, 극궤도 위성이 목표 해역을 하루 한 번 사진을 찍는다면 천리안 1호는 해양관측 탑재체 GOCI로 하루 8번 촬영하여 동영상처럼 볼 수 있다는 것이다. 이는 이전의 위성과 비교여 아주 획기적인 발상이라고 할 수 있다. 참고로 남미 프랑스령 기아나 쿠루 우주기지에서 발사된 천리안 1호는 항공우주연구원에서 제작했으며, 해양·기상·통신 3가지 기능을 동시에 위성 본체에 탑재해 각각의 임무를 수행하도록 했다.
그림 2 천리안 1호의 본체와 세 가지 탑재체
그림 3 천리안 1호의 해양관측 영역
전 지구적 기후·환경변화를 연구하기에 적합한
천리안 1호의 해양관측 영역
기상관측위성은 기상청 국가기상위성센터에서, 해양관측위성은 한국해양과학기술원에서, 통신위성은 한국전자통신연구원에서 독립적으로 운영하고 있다. 천리안 1호의 해양관측 영역은 한반도 주변 해역을 중심으로 동북아 해역 2500km×2500km의 면적(대한민국의 약 60배)을 고정 관측하고 있다. 천리안 1호의 해양관측 영역은 비록 지구 표면의 1.2%에 지나지 않지만 황해 주변은 인구 밀도가 매우 높아 인간이 해양환경에 미치는 영향이 상당히 크다. 따라서 전 지구 해수면 평균 수온 상승 속도보다 3.5배가 높은 해역이다. 동해는 한반도와 일본 열도로 바다 전체가 거의 닫힌 형태이기 때문에 지구 환경 변화에 아주 민감하다. 이는 기후변화를 연구하기에 아주 적합하여 전 지구적 환경 변화의 지표 해역으로 알려져 있다.
출처 : [천리안, 하늘에서 바다를 연구하다], 2020, 지성사, 유주형, 안재현 저
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