스타링크 난리블루스
스타링크 난리블루스
요즘 천문학계에 문제가 좀 있다고 합니다. 앨런 머스크가 위성 인터넷 사업을 위하여 저궤도 인공위성을 너무 많이 띄워 별을 관측하는데 심각하게 지장을 받고 있다고 합니다.
“그 놈이 별 데다가 다 휘젓고 다니면서 말썽을 부리고 있구나!”
그 소리를 들으면서 도대체 그 놈이 쏘아 올린 위성이 몇 개나 되길래 그러나? 500km 정도 높이의 저궤도라고 하면 그곳에는 공기 저항이 없나? 공기 저항이 있다면 공기마찰 때문에 속력이 떨어지면서 추락할텐데? 그러면 자체추진력을 가진 위성인가? 무게는 얼마나 되지? 그 무게 가지고 떨어지지 않고 중력에 버티려면 그에 상응하는 원심력을 만들기 위하여 어느 정도의 속도로 돌아야 하지? 뭐 그런 생각들이 한꺼번에 몰려 들었습니다. 공학을 전공한 놈의 직업병 같은 것입니다.
그런데 공대까지 갈 필요도 없고, 고등학교 물리시간에도 나오고 대학교 입시에도 나왔던 중력과 원심력 구하던 공식이 가물가물 잘 생각나지를 않습니다. ‘헐!’ 친구놈 이름은 생각이 나지 않아도 그 공식은 생각났었는데, 이제는 가물가물하네. 이렇게 형편없어진 정신머리 가지고 인생을 더 살 의미가 있는 것일까? 그래서 이제 사람보다 더 똑똑해졌다는 AI(구글 Gemini)에게 물어보았습니다.
알아낸 내용을 대충 정리하면 이런 정도입니다.
스타링크 하나의 무게는 260kg 정도, 고도는 550km, 지구로 떨어지지 않고 원심력의 힘을 이용하여 그 궤도를 유지하려면 초속 7.8km(시속 28,000km)의 속도를 유지해야 합니다. 그리고 그 궤도에는 희박하게나마 공기가 존재하여 공기와의 마찰로 인한 저항으로 인해 위성의 속도가 점차 떨어지기 때문에 속도를 유지하기 위한 자체 추진장치를 가지고 있습니다. 그리고 현재 올라가 있는 스타링크 위성의 수는 6천개 이상이고, 그렇게 많은 돈을 쓰고도 돈을 벌 수 있는 이유는 산업계와 군사분야에서 위성 인터넷을 이용하는 수요가 지속적으로 늘고 있기 때문이라고 합니다.
그리고 AI에게 질문을 하지는 않았지만, 그렇게 저궤도를 이용해야 하는 이유는 인터넷 시그널의 강도 때문입니다. 더 높이 올라가면 더 많은 지역에 인터넷 시그널을 주고받을 수 있고, 위성이 공기저항도 덜 받겠지만, 대신에에 현재의 기술로는 시그널이 약해져 실용성이 떨어지기 때문입니다.
아래 글들은 AI(구글 Gemini)와 묻고 답한 내용들입니다. 서너번의 연속적인 질문에도 빡치지 않고 침착하게 친절하게 잘 답해주고 있습니다.
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스타링크의 무게는? 그것이 고도 500km에 떠서 원심력의 힘을 이용하여 중력을 이기고 고도를 일정하게 유지하려면 얼마의 속도로 돌아야 하는가? 그것을 구하는 공식도 알려줘?
스타링크 위성의 무게와 궤도 속도에 대한 정보를 알려드리겠습니다.
스타링크 위성의 무게:
스타링크 위성의 무게는 모델에 따라 다릅니다. 초기 모델(v0.9)은 약 227kg이었고, 이후 모델(v1.0)은 약 260kg입니다.
최근의 스타링크 위성의 무게는 계속적인 개발과정에서 변화가 있을 수 있습니다.
스타링크 위성의 궤도 속도:
스타링크 위성은 지구 저궤도(LEO)에 위치하며, 일반적으로 약 550km 고도에서 작동합니다.
이러한 고도에서 위성이 지구 중력을 이기고 궤도를 유지하려면 매우 빠른 속도로 움직여야 합니다.
원심력과 중력의 균형을 통해 궤도를 유지하며, 이 속도는 대략 초속 7.8km (시속 약 28,000km)입니다.
궤도 속도 계산 공식:
원심력과 중력의 균형을 이용하여 궤도 속도를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.
v = √(GM / r)
v: 궤도 속도
G: 만유인력 상수 (약 6.674 × 10⁻¹¹ N(m/kg)²)
M: 지구 질량 (약 5.972 × 10²⁴ kg)
r: 지구 중심에서 위성까지의 거리 (지구 반지름 + 위성 고도)
이 공식에서, 지구의 중력과 위성의 원심력이 같아지는 지점을 찾아 위성이 궤도에 머무를 수 있는 속도를 계산할 수 있습니다.
이 계산을 통해, 스타링크 위성이 안정적인 궤도를 유지하기 위해 필요한 속도를 알 수 있습니다.
공식의 왼쪽에는 중력, 오른쪽에는 원심력을 나타내는 공식을 보여줘?
물론입니다. 위성이 지구 궤도를 유지하는 데 필요한 중력과 원심력에 대한 공식을 자세히 설명해 드리겠습니다.
1. 중력 (Gravitational Force):
중력은 지구와 위성 사이에 작용하는 인력입니다. 이 힘은 위성을 지구 중심으로 끌어당기는 역할을 합니다.
중력의 공식은 다음과 같습니다.
F_g = G * (M * m) / r²
F_g: 중력의 크기
G: 만유인력 상수 (약 6.674 × 10⁻¹¹ N(m/kg)²)
M: 지구의 질량
m: 위성의 질량
r: 지구 중심에서 위성까지의 거리
2. 원심력 (Centrifugal Force):
원심력은 위성이 지구 주위를 원운동할 때 발생하는 관성력입니다. 이 힘은 위성이 직선으로 나아가려는 성질 때문에 바깥쪽으로 향하는 것처럼 느껴집니다.
원심력의 공식은 다음과 같습니다.
F_c = m * (v² / r)
F_c: 원심력의 크기
m: 위성의 질량
v: 위성의 궤도 속도
r: 지구 중심에서 위성까지의 거리
궤도 유지의 원리:
위성이 안정적인 궤도를 유지하려면 중력(F_g)과 원심력(F_c)이 서로 균형을 이루어야 합니다. 즉, F_g = F_c가 되어야 합니다.
이 균형을 통해 위성은 지구로 떨어지지 않고 일정한 궤도를 유지하며 지구 주위를 돌 수 있습니다.
이 두 공식을 같다고 놓고 v에 관하여 정리하면, 위에서 언급한 궤도속도 공식인 v = √(GM / r)를 유도할수 있습니다.
이러한 물리적 원리를 통해 스타링크 위성을 포함한 인공위성들이 지구 궤도를 안정적으로 유지하며 통신, 관측 등의 임무를 수행할 수 있습니다.
지금 스타링크는 몇 개가 떠 있는데?
스타링크는 스페이스X가 구축하고 있는 저궤도 위성 인터넷 서비스입니다. 현재 수많은 스타링크 위성이 지구 궤도를 돌며 인터넷 서비스를 제공하고 있습니다. 스타링크 위성의 수는 지속적으로 증가하고 있으며, 정확한 수는 변동될 수 있습니다. 다음은 스타링크 위성 관련 최신 정보입니다.
현재 운용 중인 위성 수:
최근 자료에 따르면 현재 지구를 공전하는 저궤도 위성 8000여 개 중 7000개 이상이 스타링크 위성일 정도로 많은 숫자의 위성이 운용중에 있습니다.
하버드스미소니언천체물리학센터의 조너선 맥도웰 연구원 집계에 따르면 현재 6394개가 궤도를 돌고 있고, 6335개가 우주인터넷 서비스에 이용되고 있다고 합니다.
스타링크의 목표:
스타링크는 전 세계에 안정적인 인터넷 서비스를 제공하기 위해 최종적으로 4만 2000개의 위성을 저궤도에 배치하는 것을 목표로 하고 있습니다.
스타링크의 경쟁:
스타링크는 저궤도 위성 인터넷 분야에서 선두를 달리고 있으며, 유텔샛 원웹과 같은 경쟁 기업들이 뒤를 쫓고 있습니다.
스타링크 위성의 수는 계속해서 변하고 있으므로, 이 점을 참고해 주세요.
이렇게 위성을 많이 띄우는데 엄청난 돈이 들텐데, 현재 수익을 내고 있나?
스타링크는 초기 투자 비용이 매우 큰 사업이지만, 최근 수익성을 확보하며 스페이스X의 주요 수익원으로 자리 잡고 있습니다. 다음은 스타링크의 수익 관련 주요 정보입니다.
수익 증가:
최근 보고에 따르면 스타링크의 매출이 급격히 증가하고 있으며, 스페이스X의 로켓 사업 매출을 넘어섰습니다.
스타링크 가입자 수 또한 빠르게 증가하며 수익 증대에 기여하고 있습니다.
다양한 수익 모델:
스타링크는 개인 사용자뿐만 아니라 기업, 정부, 군, 선박, 항공 등 다양한 분야에 서비스를 제공하며 수익원을 다각화하고 있습니다.
특히, 군용 위성통신 서비스인 '스타실드'의 성장세가 두드러지고 있습니다.
손익분기점 도달:
일론 머스크는 스타링크가 손익분기점에 도달했다고 밝혔으며, 이는 스타링크 사업이 안정적인 수익 창출 단계에 접어들었음을 의미합니다.
향후 전망:
스타링크는 지속적인 가입자 증가와 서비스 확대를 통해 더욱 큰 수익을 창출할 것으로 전망됩니다.
스타링크의 급성장은 향후 기업공개(IPO)로 이어질 가능성또한 재기되고 있습니다.
요약하자면, 막대한 초기 투자 비용에도 불구하고 스타링크는 다양한 수익 모델과 가입자 증가를 통해 수익성을 확보하고 있으며, 앞으로 더욱 성장할 것으로 기대됩니다.
스타링크가 떠 있는 상공에는 공기 저항이 없나? 초기에 세팅한 속도로 관성을 유지하며 도는 것인가? 아니면 위성 자체적으로 추진장치를 가지고 있나?
스타링크 위성이 떠 있는 상공의 환경과 위성 유지에 대한 질문에 답변드리겠습니다.
공기 저항:
스타링크 위성이 위치한 저궤도(LEO)는 완전한 진공 상태는 아닙니다. 희박하지만 극히 적은 양의 대기 입자가 존재하며, 이로 인해 아주 미세한 공기 저항이 발생합니다.
이 미세한 저항은 위성의 궤도에 영향을 주어 점차적으로 고도를 낮추는 원인이 됩니다.
위성 유지:
따라서, 스타링크 위성에는 자체 추진 장치가 탑재되어 있습니다.
이 추진 장치를 사용하여 다음과 같은 작업을 수행합니다.
궤도 유지: 미세한 공기 저항으로 인해 낮아지는 고도를 보정합니다.
궤도 변경: 다른 위성과의 충돌을 피하거나, 최적의 서비스 제공을 위해 궤도를 조정합니다.
폐기: 수명이 다한 위성을 대기권으로 재진입시켜 소멸시킵니다.
이 추진 장치는 위성이 초기 설정된 궤도를 유지하고, 필요한 경우 궤도를 변경하는 데 필수적인 역할을 합니다.
그러므로 스타링크 위성들은 초기 세팅된 관성으로만 도는것은 아니며, 자체추진 장치로 꾸준하게 궤도를 수정하며 운행합니다.
요약하자면, 스타링크 위성은 미세한 공기 저항을 받으며, 자체 추진 장치를 통해 궤도를 유지하고 조정합니다.
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