로켓 재사용 시대, 이론 마스크의 생활 속 인공위성 원리, 발사 과정,

오늘은 세계 모든 나라와 국민들이 관심을 갖고 있는 인공위성에 대해서 이야기를 나눠보겠습니다.발사과정에 숨어있는 과학적 원리는 물론 우주에 떠돌아야 했던 로켓쓰레기들을 요즘 어떻게 처리하고 있는지 일론마스크의 스페이스X에 대한 이야기와 감동의 실화 영상도 보여줍니다.

먼저 다음 과 네이버백과에 소개된 내용을 바탕으로 인공위성을 짧게 소개하겠습니다.인공 위성 유인과 무인의 2 종류가 있지만 대부분이 무인 인공 위성입니다.궤도 비행하는 인공위성에 관한 착상은, 아이작·뉴턴이 자신의 저서 「자연 철학의 수학적 원리」(1687)에서 처음으로 제안했습니다.

<사진> Andrey ArmyagovSh utterstock.com 씨는 산 정상에서 지평선과 평행하게 매우 빠른 속도로 발사된 포탄은 땅에 떨어지기 전에 지구 주위를 돈다고 말했다. 물체는 중력에 의해 지표면으로 바로 떨어지려고 하지만 운동량에 따라 물체는 곡선 경로를 그리면서 떨어진다. "속도가 더 커지면, 이 물체는 달 궤도처럼 안정된 궤도에 오르거나 지구에서 완전히 벗어나게 된다."라는 내용의 이론을 뉴턴이 제안한 지 약 300년이 지난 1957년 10월 4일, 소련은 최초의 인공위성 스푸트니크 1호를 발사했습니다"미국은 3개월 뒤인 1958년 1월 31일 처음으로 탐색기 1호를 궤도에 쏘아 올렸습니다. [출처] 다음백과

 

2. 인공위성의 원리면과 함께 수평 방향으로 발사된 포탄이 형성하는 궤적 형태로 설명됩니다.

<그림. 포탄의 발사 속도와 생성 궤적의 관계> 발사되는 포탄의 속도를 초속 1km에서 시작해 조금씩 올리는 것이라고 상상해 보십시오. 포탄이 날아가는 거리는 조금씩 늘어나게 되고 이론적으로 포탄의 속도는 초속 7.9km가 되면 다시 땅으로 떨어지지 않고 지구 주위를 계속 돌게 될 겁니다. 그리고 만약 포탄의 속도가 초속 11.2km가 넘으면 지구 중력권을 탈출하게 됩니다. 결국 초속 7.9km 이상, 초속 11.2km 이하의 속도를 가진 인공위성은 중력에 의해 지구 둘레를 돌게 됩니다. 이때 비행속도가 초속 7.9km면 원궤도, 그 이상이면 지구의 중심을 하나의 초점으로 하는 타원궤도가 됩니다. [출처] 네이버 지식백과

 

3. 인공위성의 발사 과정과 정지위성의 그림은 인공위성의 발사 과정을 시간별로 나타낸 모형입니다. 최초 발사 부스터로 사용되었던 연료 로켓이 분리되고 위성이 대기권에서 떨어져 있는 동안 열과 압력으로부터 보호하기 위해 사용되었던 페어링이 분리됩니다.

<그림. 인공위성 발사 과정(북카라반)> 정지위성: 지구의 자전 주기와 동일한 주기로 지구 주위를 공전하는 인공위성들은 상대적으로 정지되어 있는 것처럼 보이는데, 이러한 위성들을 정지위성이라고 합니다. 정지위성의 주기는 24시간이어야 하기 때문에 공식 계산하면 인공위성의 고도는 h=36,000km로 지구반경의 약 5.6배 높습니다. –친절한 과학사전 (물리편)

 

4. 인공위성 발사의 원리발사 추진의 원리는 운동 제3법칙인 작용과 반작용의 법칙입니다.작용과 반작용의 법칙은 두 물체에 반대로 작용하는 힘으로 인공위성을 발사할 때는 그 반대 방향으로 가스나 기체를 분사하고 그 추진력으로 로켓이 발사됩니다.

5. 로켓 재사용 시대인 1926년 세계 최초로 액체연료 로켓이 발사된 이후 지금까지 수많은 로켓이 우주로 올라갔습니다 하지만 로켓 임무를 마친 뒤 지구로 돌아오지 못해 모두 산산조각으로 돌아오는 게 고작이었습니다. 하지만 2015년, 팰컨 9호는 궤도 진입에 성공한 뒤 임무 수행을 마친 뒤 1단 추진 로켓이 지구로 안전하게 귀환했습니다.

이건 천문학적인 돈이 드는 우주 개발의 일대 중요한 사건이었어요. 추진 로켓을 회수하면 막대한 경제적 비용을 절감할 수 있고, 실제 로켓을 재활용하면 우주발사 비용을 100분의 1 이하로 낮출 수 있어 경제적 환경적으로 매우 큰 의미가 있습니다.친절한 과학사전(물리편) 2015년 1단 추진 로켓을 지구로 안전하게 귀환시킨 Space X 대표 일론 머스크와 화성 식민지 건설 상상도입니다.

<그림, 화성 식민지 건설 상상도-출처 NASA> 일론 마스크는 매우 희귀한 사람입니다.지구는 망하니까 화성을 개발한다고 Space X라는 회사를 설립했고 화성에 가서 탈 차가 필요해서 TESLA 자동차 회사를 설립했대요.

그리고 그가 다시 투자하는 사업 중 하나는 인터넷입니다. 지구로 4만 개의 위성을 날려 북극이나 아마존까지 초고속 통신이 가능하게 하는 것입니다.기존 인터넷보다 40배는 빠르대요.

세계가 하나로 합쳐서 좋을지는 몰라도 상대적으로 작은 기업들의 불만이 많다고 합니다.

<수업 후기> 우리 아이들은 생각보다 인공위성에 대해 많이 몰라서 처음에 많이 놀랐습니다. 그런데 모든 것을 이상하게 생각하면서 수업에 올인할 수 있어 결과적으로 좋은 수업이 되었습니다.

인공위성에 숨어있는 과학 원리가 얼마나 많은지~ 뉴턴의 중력, 만유인력의 법칙 작용과 반작용의 법칙 관성의 법칙 원심력과 구심력의 평형 태양 에너지 등

그리고 일론 머스크라는 사람을 통해 '인생을 내 눈앞에 있는 문제만 보고 걱정하고 흥분해~' 즉, 허우적거리며 살아온 삶의 태도에서 벗어나 미래를 바라볼 줄 아는 사람, 더 나아가 남을 위해 내가 무엇을 할 수 있을까를 생각하게 하는 수업이었습니다.

현재 일론 머스크가 세계 부자 1위가 됐다고 하는데, 이 분의 삶이 정말 진실한 삶이라면 박수를 보내고 싶습니다. 그리고 그의 특별한 생각이 정말 지구에 도움이 되길 희망합니다.

 

네이버 지식백과를 링크해놓을게요 읽을거리가 많아 아이들과 함께 읽고 대화하기 좋을 것 같아요 바람둥이 억만장자 천재공학자 마블의 SF 영화 아이언맨의 주인공 토니 스타크를 장식하는 말이다. 영화 아이언맨의 감독 존 파블로가 원작 만화 캐릭터 아이언맨(1963년)을 리메이크하면서 현대판 토니 스타크의 모델로 삼은 인물은 우주여행 프로젝트인 스페이스 엑스와 전기자동차 제조업체 테슬라의 최고경영자인 엘론 머스크다. (TIME's 100 people whomost affected world in 2010 기사 참조) 실존 인물인 에르론 머스크와 영화 속 인물인 토니 스타크는 닮은 점이 매우 많다. 40 대 ... terms.naver.com

 

*엘론 마스크 팰컨 헤비 1단 추진 로켓이 지구로 귀환하는 장면을 촬영한 영상입니다. 강추합니다.