궤도 속도Orbital Velocity

한마디로 말하면

인공위성이나 우주정거장이 지구로 추락하지 않고, 지구 둘레를 계속 빙글빙글 돌기 위해 꼭 필요한 빠르기를 '궤도 속도'라고 해요. 다른 말로는 '제1우주속도'라고도 불러요.

어떤 원리일까요?

지구는 모든 물체를 아래로 끌어당기는 힘인 중력을 가지고 있어요. 그래서 우주에 있는 인공위성도 가만히 두면 지구로 툭 떨어지고 말아요. 하지만 인공위성이 옆으로 엄청나게 빠르게 날아가면 신기한 일이 벌어져요.

인공위성이 앞으로 날아가며 아래로 떨어지는 동안, 둥근 지구의 땅바닥도 똑같은 모양으로 굽어지며 내려가요. 즉, 위성이 떨어지는 만큼 지구의 둥근 표면도 함께 내려가서 땅에 닿지 않는 원리예요. 지구 표면 가까이를 기준으로 이 빠르기는 초속 약 7.9km예요. 1초에 7.9km를 간다는 뜻인데, 서울에서 부산까지 1분도 걸리지 않는 엄청난 빠르기랍니다.

생활 속에서 비유하면

높은 산 위에서 앞으로 야구공을 던진다고 상상해 볼까요? 살짝 던지면 공이 조금 날아가다 땅에 떨어져요. 더 세게 던지면 더 멀리 가서 떨어지죠.

만약 상상할 수 없을 만큼 엄청난 힘으로 공을 던지면 어떻게 될까요? 공이 땅에 닿으려고 할 때마다 둥근 지구의 바닥이 밑으로 쑥 꺼져서 공이 영원히 땅에 닿지 않게 돼요. 결국 공은 지구를 한 바퀴 돌아 내 뒤통수 쪽으로 날아오게 되는데, 이때 공의 빠르기가 바로 궤도 속도예요.

왜 중요할까요?

로켓을 발사할 때 가장 힘든 일은 높이 올라가는 것이 아니라 이 궤도 속도를 내는 것이에요. 우주 기준선인 고도 100km까지 높이 올라가기만 해서는 금방 다시 땅으로 떨어지기 때문이에요.

로켓이 연료를 대부분 쓰는 진짜 이유는 위성을 초속 약 7.9km라는 어마어마한 빠르기까지 가속하기 위해서예요. 한번 이 빠르기에 도달하면, 공기 저항이 거의 없는 우주에서는 엔진을 꺼도 계속 지구를 돌며 날씨를 관측하거나 통신을 도울 수 있어요.