<소설> 맨홀 (195)

위성은 정지궤도에 들어선 후에도 자세를 조정하고 제어하는 일이 필요하다. 위성의 자세가 안정되어 있어도 지구는 실제로 완전한 둥근 구체가 아니고, 1년간의 태양과 달의 인력이 다르므로 위성궤도가 조금씩 변하게 된다.

원궤도 위성이 타원궤도 위성이 되면 위성은 자기 궤도의 위치에서 동서방향으로 표동하게 된다. 케플러의 제3법칙에 따라 저고도 위성의 경우에는 위성속도가 빠르게 되고, 원고도 위성의 경우에는 위성속도가 그만큼 느리게 되기 때문이다.

또한 지구가 완전한 구체가 아니므로 궤도반경이 변화되어 위성의 공전주기와 지구의 자전주기가 달라지게 되고, 위성의 위치가 변화하게 된다. 이 때문에 궤도 반경이 길어지면 궤도 속도가 늦어지며 위성이 지구를 도는 공전주기가 길어지게 된다. 그러므로 지구의 자전주기보다 위성의 공전주기가 늦어지게 되며, 그에 따라 위성은 점점 서쪽으로 기울어지게 된다. 반대로 궤도 위치에 따라 궤도 반경이 짧아지는 위치에서는 위성이 동쪽으로 기울어지게 된다.

위성에 미치는 달이나 태양의 인력 방향은 지구의 적도면과 다른 방향이므로 위성의 궤도면은 지구 적도면에 대해 점점 경사를 이루게 된다. 그 크기는 매년 다르게 되며 이 궤도 경사각을 0도로 하지 않으면 위성은 적도를 사이에 두고 1일 주기로 위도방향(남북방향)으로 표동하게 된다.

이러한 요인으로 위성의 위치와 자세가 변화하게 되고, 위성을 관제하는 지상관제소에서는 궤도와 위치가 어느 정도 벗어나게 되면 원위치로 복귀시키기 위한 궤도제어를 위성에게 지시하게 되는 것이다.

1호 위성의 자세제어 기능은 크게 2가지로 구분할 수 있다. 위성이 발사체로부터 분리되어 정지위성 궤도에 진입할 때까지의 궤도진입 과정에서의 자세제어와, 위성이 정지위성 궤도에서 수명기간 동안 지상관제소의 명령에 따른 자세제어로 구분된다.

먼저 발사체로부터 분리된 천이궤도에서의 자세제어 방식은 회전(스핀) 안정법을 사용하고 표류 궤도부터는 3축 자세제어 방식으로 제어하게 된다.

3축 자세제어 방식은 지구방향을 기준으로 해서 피치축은 남북방향이고, 롤축은 동서방향으로서 궤도의 접선방향이며 요축은 위성에서 지구의 중심을 향하는 것이다. 자세제어는 이 세 개의 축 방향이 규정된 기준축 범위에서 벗어났을 때 일정한 힘을 가하여 기준축에 일치시키는 것이다. 특히 1호 위성처럼 지향성 안테나를 탑재한 통신위성에서는 정밀한 자세제어가 필요한 것이다.