인공위성은 왜 지구로 떨어지지 않을까?

인공위성도 지구 중력을 받습니다. 궤도에 머무는 이유는 중력을 피해서가 아니라 끊임없이 지구 쪽으로 떨어지면서, 지표면이 아래로 휘어지는 만큼 충분히 빠르게 앞으로 나아가기 때문입니다.

왜 곧장 땅으로 떨어지지 않을까?

매우 높은 산에서 공을 수평으로 던진다고 상상해 보세요. 빠르게 던질수록 땅에 닿기 전 더 멀리 갑니다. 속도가 충분하면 떨어지는 경로가 지구의 곡률과 맞아 지구를 향해 계속 낙하하면서도 지면에는 닿지 않습니다. 이것이 궤도 운동입니다.

이미지 출처: Satellite Tracker · Original illustration

엔진을 계속 켜야 할까?

보통은 아닙니다. 로켓이 위성에 알맞은 고도와 속도, 방향을 만들어 주면 관성으로 계속 움직입니다. 엔진과 추력기는 항공기 엔진처럼 항상 작동하기보다 궤도 조정과 우주잔해 회피, 자세 제어에 주로 사용됩니다.

지구 저궤도도 완전한 진공은 아닙니다. 매우 희박한 공기가 ISS를 서서히 감속시켜 고도를 낮추므로 방문 우주선이나 정거장 추력기로 주기적으로 궤도를 높입니다.

궤도가 높으면 더 빠를까?

같은 천체 주위를 돌 때는 보통 반대입니다. 낮은 궤도가 더 빠릅니다. 고도 약 400 km의 ISS는 초속 약 7.7 km로 움직여 약 90분에 지구를 한 바퀴 돕니다. 정지위성은 지상에서 약 35,786 km 떨어져 있고 한 바퀴에 거의 24시간이 걸립니다.

누구나 위성을 볼 수 있을까?

그렇습니다. 해가 진 직후나 뜨기 전에는 지상은 어두워도 머리 위 위성에는 햇빛이 닿을 수 있습니다. 반사된 햇빛 때문에 일정하게 움직이는 별처럼 보입니다. 우주정거장과 막 배치된 위성 행렬은 특히 눈에 띌 수 있습니다. 위성에는 항공기 같은 색깔 항법등이 없고 보통 항공기처럼 깜박이지도 않습니다.

다음에 조용한 빛점이 하늘을 건너면 머리 위에 멈춘 램프가 아니라 엄청난 속도로 계속 떨어지는 기계라는 사실을 떠올려 보세요.