우주 비행
로켓은 가스를 아래로 밀어내고, 그 가스가 로켓을 위로 밀어 올립니다. 1926년 고더드 로켓의 12 m 비행에서 초속 7.7 km의 궤도, 달, 국제우주정거장, 2026년 11월 지구에서 1광일 떨어지는 보이저 1호까지 물리로 따라갑니다.
이 과정에 대하여
1926년 3월 16일, 매사추세츠주 오번의 눈 덮인 농장에서 로버트 고더드가 세계 최초의 액체 연료 로켓을 쏘아 올렸습니다. 오번시에 따르면 이 로켓은 41피트(약 12.5 m)까지 올랐고, 2.5초 동안 날았으며, 발사대에서 184피트 떨어진 곳에 내려앉았습니다. 로켓은 가스를 아래로 밀어 그 반작용으로 위로 올라갑니다. 이 과정은 12 m짜리 도약에서 2026년 11월 지구에서 1광일 거리에 있는 보이저 1호까지 그 물리를 따라갑니다.
여섯 단원은 바깥으로 나아갑니다. 먼저 로켓이 어떻게 작동하는지, 이어서 지구 둘레를 떨어지는 궤도를 배웁니다. 고도 400 km에서 위성은 초속 약 7.7 km로 달려야 합니다. 위성은 지름 58 cm, 무게 83.6 kg으로 약 98분에 지구를 한 바퀴 돈 스푸트니크 1호에서 GPS까지 이어집니다. 달 가기 단원은 1969년 7월 16일 지구를 떠나 여드레 뒤 바다에 내린 아폴로 11호를 다룹니다. 우주 정거장 단원은 2000년 11월 2일 이후 끊김 없이 사람이 살고 있다고 알려 줍니다. 여기에 나오는 이야기 하나는 3만 6천 명이 넘는 지원자 중 뽑힌 공학자 이소연 씨로, 2008년 4월 8일 바이코누르에서 소유즈를 타고 올라 11일 동안 실험 18개를 했습니다. 마지막 단원은 탐사선이며, 1977년에 발사된 보이저 1호는 2026년 11월에 약 260억 km 거리에 있게 됩니다. 실험은 축척이 맞지 않는 지구와 달, 2026년 10월 18일 서울의 하늘, 보이저 1호가 지나간 행성들을 보여 줍니다.
시작하기 전에
이 강좌는 뉴턴의 법칙 위에 서 있습니다. 힘과 운동을 먼저 보면 로켓 방정식과 궤도 속도를 따라가기 쉽습니다. 제곱근을 써서 소수 한두 자리까지 답하는 문제가 많으니 계산기를 곁에 두세요.
마치고 나면
배기 속도와 질량비로 로켓의 속도 변화를 구하고, v = √(GM ÷ r)로 궤도 속도와 주기를 계산하며, 정지궤도의 고도를 찾을 수 있습니다. 국제우주정거장의 우주인이 떠 있는 이유, GPS가 위성 네 개로 위치를 정하는 원리, 보이저 같은 탐사선이 중력 도움을 받는 방식도 설명할 수 있습니다.
- 1로켓은 어떻게 날까최초의 액체 연료 로켓은 2.5초 동안 날아 약 12.5 m 높이까지 올랐습니다.
- 2궤도: 지구 둘레로 떨어지기400 km 높이에서 위성은 1초에 약 7.7 km를 가야 궤도에 머뭅니다.
- 3인공위성: 스푸트니크에서 GPS까지최초의 인공위성 스푸트니크 1호는 지름 58 cm, 무게 83.6 kg이었고 약 98분에 지구를 한 바퀴 돌았습니다.
- 4달까지 가는 방법아폴로 11호는 1969년 7월 16일 지구를 떠났고, 승무원은 8일 뒤인 7월 24일 바다에 내려앉았습니다.
- 5국제우주정거장2000년 11월 2일부터 우주정거장에는 한 번도 빠짐없이 사람이 살고 있습니다.
- 6행성과 그 너머로 간 탐사선1977년에 떠난 보이저 1호는 2026년 11월 지구에서 1광일, 약 260억 km 떨어진 곳에 닿습니다.
이 과정의 출처 (17)
- Town of Auburn MA, Robert Goddard (auburnma.gov/693/Robert-Goddard)
- History.com This Day in History, 16 March 1926 (Tsiolkovsky 1903 treatise)
- NASA "What Was the Saturn V?" (nasa.gov/learning-resources/for-kids-and-students/what-was-the-saturn-v-grades-5-8)
- NASA Earth Fact Sheet (nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html, GM 0.39860 × 10⁶ km³/s², escape velocity 11.186 km/s, sidereal rotation 23.9345 h)
- NASA History "The Dawn of the Space Age" (nasa.gov/history/dawn-of-the-space-age)
- NASA "April 1961, First Human Entered Space" (nasa.gov/image-article/april-1961-first-human-entered-space)
- GPS.gov Space Segment (gps.gov/space-segment)
- KARI (kari.re.kr: KOMPSAT-1 1999, Chollian, Nuri launch dates, Danuri contents/193, 194, 196 and news release 2022-12-28)
- Korea.kr policy news on the Nuri second launch, 21 June 2022 (korea.kr/news/policyNewsView.do?newsId=148902762)
- Korea AeroSpace Administration (kasa.go.kr, founded 27 May 2024)
- NASA International Space Station Facts and Figures (nasa.gov/international-space-station/space-station-facts-and-figures)
- ISS National Lab on Zarya and Expedition 1 (issnationallab.org/iss360/celebrating-the-20th-anniversary-of-the-first-international-space-station-module)
- Korea Herald and Korea.net on Yi So-yeon, 8 April 2008 (koreaherald.com/article/10711787, korea.net/NewsFocus/HonoraryReporters/view?articleId=264742)
- NASA Apollo pages (nasa.gov/the-apollo-program, nasa.gov/history/apollo-11-mission-overview, nasa.gov/mission/artemis-ii)
- NASA Voyager 1 (science.nasa.gov/mission/voyager/voyager-1) and "What is a light-day" (science.nasa.gov/mission/voyager/voyager-1/voyager-1-what-is-a-light-day)
- NASA Stennis Lagniappe July 2015 on New Horizons at Pluto (nasa.gov/wp-content/uploads/2015/05/julylagniappe.pdf)
- NASA SVS 5534 Parker Solar Probe (svs.gsfc.nasa.gov/5534).
확인한 날: 2026-10-18