인공위성마다 충 와~~

디지털 유목민 가로되 비우고 가끔 채우면 즐겁잖아.금 하나도 배터리가 꽉 차서 본인이세요? 섭취는 안 해도 스마트폰 배터리 용량만큼은 포기할 수 없습니다. 우주의 모바하나 기기, 인공위성도 매일 충진방전에 신경을 곤두세우고 있다는데요. 그런데 인공위성마다 충전할 때마다 다르다는 사실을 알고 계셨나요?

인공위성도 스마트폰, 자동차, 카메라와 다르지 않다. 전자장비를 탑재한다는 점에서요. 많은 전자 소자인 기기를 탑재하기 때문에 전력을 제공받을 필요가 있다는 점도 마찬가지입니다. 그래서 배터리가 전체적으로 다 들어갑니다. 배터리에 모아 둔 전력을 작동시킬 때 소비합니다. 실제로 인공 위성은 스마트폰과 같은 리튬 이온 배터리를 탑재하는 것입니다만. 물론 크기는 더 큽니다. 라면박스의 부피에 셀이 8개 정도 들어갑니다. 충전·방전 원리도 같다고 생각하면 됩니다.

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그럼 인공위성은 언제 전력이 필요할까요? 1단 궤도를 타고 본인의 면의 궤도 속도로 돌기 때문에 궤도를 도는데 쓰는 것은 아닐텐데요? 자동차도 연료로 움직이지만 시동을 걸고 회전하고 정지하는 모든 움직임에는 전자 제어 장치가 사용됩니다. 위성에서는 이 1를 반작용 휠이 하는데요. 인공위성이 늘 그랬듯이 지구 쪽을 바라보듯이 자세를 바꿔야 할 것이다. 5개의 바퀴를 1초에 수십번씩 돌리려면 전력 소모가 많지요. 이걸 한시도 쉬지 않고 돌려요.위성 속의 컴퓨터는 어때요? 1년 3651 24시간 풀 가동됩니다. 지구관측위성이 본인의 기상관측위성은 촬영도 끊임없이 합니다. 카메라의 전장품에도 전력이 필요할 것이다. 태양전지판도 태양 쪽을 바라보기에는 종종 회전을 하는데요. 이때도 전력장치를 사용합니다. 각종 전 장품이 계속 1을 하고 있다고 과열합니까? 열 제어를 실시하는 히트 파이프도 파워는 거의 매일 ON. 또한 안전 전체 1시도 최소한의 전력은 살리고 두다니, 배터리가 인공 위성의 목숨을 쥐고 있는 것을 본 사람 다름 없는 슴니다. ​

이렇게 많은 전력이 어디서 과도한지는 잘 알고 계실 겁니다. 인공위성의 본체 옆에 날개처럼 붙어 있는 태양전지판입니다. 태양광을 전력으로 바꿔서 사용합니다. 인공위성도 일종의 재생에 당신 종이를 사용하는 전자 기기의 샘입니다. 대기권이 없는 우주에서는 태양열을 직접 받을 수 있기 때문에 땅의 태양열 발전보다 당신은 효율도 좋습니다.

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사실 재생입니다. 자지에는 실과 바한시처럼 에입니다.자기 저장 시스템이 꼭 필요하다. 풍력터빈은 바라다이가 불 때만, 태양광 시스템은 해가 비출 때만 발전이 가능합니다. 음, 자지를 저장해 두고 쓰지 않으면 사고가 일어날 수 있어요. 발전 출력이 삐걱거리면 전력의 품질이 떨어져 항상 균등한 전압공급이 어려울 것입니다. 가동중단이 본인의 기기 고장으로 이어질 수 있습니다. 따라서 잉여 전력의 보존은 반드시 필요하다. 인공위성은 태양광을 받을 때 배터리에 충분히 충전해 놓고 태양이 숨어 지역에 방전하는 방식입니다.이 충방전 횟수가 인공위성에 따라 달라집니다. 높은 궤도를 돌 것인가, 아침에는 궤도를 돌 것인가에 따라 다릅니다. 저궤도에서는 위성의 속도가 정지 궤도보다 2배 이상 빠릅니다. 저궤도를 도는 우리 아리랑 위성은 초속 7.5킬로미터의 속도로 하루에 15번 정도 지구를 도는 것입니다. 돌면서 태양에 숨었다가 다시 보기를 반복한다. 이 횟수가 즉석 충전주기네요. 100분 정도로 지구를 한바퀴라는 계산이 자신 옵니다. 이중 아침의 영역이 64분, 밤 영역은 36분 이프니다니다. 충전·방전을 하루에 15회 반복하는 거에요.

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높은 궤도로 지구의 자전 속도로 돌고 있는 정지궤도 위성은 어떨까요. 저 궤도위성처럼 밤과 낮이 있냐고요? 태양이 쵸쯔옥 5천만킬로 정도 떨어지고 있기 때문에 대부분 태양을 바라볼 수 있습니다. 저궤도 위성 역시 1 같지만 이상하죠. 저궤도는 지구에서 불과 600~800㎞ 떨어진 지점이에요. 태양과의 거리와 비교하면 지구에 붙어 있는 것과 같습니다. 지구 담장에 숨었을 때는 밤이 될 수밖에 없는데요. 정지 궤도 위성은 지금보다 훨씬 높은 3만 6000㎞고도에 있기 때문에 태양광을 고르게 받을 수 있습니다. 아파트도 고층 1수록 1충분히 이해가 높은 것과 같은 이치입니다.

저궤도 위성은 스마트폰처럼 충전·방전을 반복하고, 정지궤도 위성은 종속과 충전기를 끼우는 것과 같은데요. 충전 걱정 등은 없을 것 같은 정지궤도 위성도 태양에 가려질 때가 있습니다. 1년에 2번만 춘분, 추분 점입니다. 지구처럼 돌고 있는 정지궤도 위성은 지구의 공전 위치에 따라 태양광을 받는 각도도 조금씩 달라집니다. 춘분, 추분 점에서는 지구의 자전축 기울기(황도 경사)이 0도로 되어 낮과 밤의 길이가 같습니다. 이때 태양의 뒤쪽에 있으면 지구의 그림자에 의해 완전히 가려집니다. 이렇게 해명될 때 로이 수십초에서 최대 72분 카지이프니다니다. 우리 연구진은 정지 궤도에 오른 것 천리안 2A호에 대해서"올해 3월 2하나하나 춘분점 때는 거의 태양에 노출이 됐다. 공백은 수십 초 정도였다고 전했다. 상시 충전 중인 정지 궤도 위성 배터리도 이 때는 방전하는 것입니다.

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춘분, 추분점 외에도 달로 인해 햇빛이 가려질 때가 있습니다. 해-달-정지궤도위성-지구가하나직선상에놓을까때입니다. 이 시간은 최대 한개 50분 정도 됩니다. 정지 궤도 위성은 항상 배터리를 빵빵하게 충전해 두기 때문에 이 정도면 제대로 버틸 수 있습니다. 게다가 인공위성은 현명하게도 충전·방전에 맡길 수 있습니다. 태양전지판에서 오는 전압이 낮기 때문에 지상 '배터리 전압을 사용하도록' 프로그래밍되어 있습니다. 충전도 하나, 정전압 이상이 들어갈 때만 시작합니다.인공위성도 스마트폰처럼 충전·방전 횟수로 배터리 수명이 판정됩니다. 저궤도 위성의 임무가 3년이면 365개×하나 5회×3년=하나만 8000회로 제한됩니다. 정지궤도위성은 잔여용량을 모니터링하는 방식으로 배터리의 수명을 관리합니다. 배터리를 교체할 수 없는 인공위성은 역시 스마트폰보다 배터리 관리를 철저히 해야 합니다.기획/제작:항공우주Editor오요한자문/감수:정지궤도복합위성사업단 용기력 박사