전관수 중앙과학관 미래과학연구실장
위성방송을 시청하기 위해 설치하는 접시안테나를 파라보라 안테나라고 하며 이것은 하늘의 한 점을 향해서 고정돼 있다. 위성방송을 위한 인공위성이 지구 상공을 쉴새 없이 돌고 있다는 것을 생각하면 한 곳을 바라보고 있는 안테나에 의문을 가지지 않을 수 없다.
위성방송에 사용하는 전파는 주파수가 높고 아주 미약하기 때문에 일반 라디오나 텔레비전처럼 대충 방향을 정해 수신하기가 어렵다.
그렇다면 지상에 설치하는 안테나는 더욱 정확하게 위성을 향해 서 있어야 되지 않을까.
위성안테나가 고정돼 있는 이유를 알아 보자.
우리가 공을 수평 방향으로 던진 경우, 던졌을 때의 속도가 빠를수록 공은 멀리 날고 그 궤적은 지구표면의 커브에 가까워진다.
대기 중에 공기의 저항이 없다고 가정하고 높은 산의 정상에서 공을 던지면 그 속도가 늦을 때는 공은 지면에 떨어져 버리지만 던지는 속도를 빠르게 하면 공이 떨어지는 장소는 멀어지게 되고 과장해 표현하면 지구를 돌게 된다. 이런 경우를 우리는 '인공위성'이라 한다.
공을 초속 7.9㎞(시속 약 2만8000㎞)를 넘는 속도로 던지면 지상에 떨어지지 않고 지구 주위를 돌기 시작한다. 공기 저항이 없으면 이 공은 던졌을 때와 같은 속도로 영원히 지구 둘레를 돌고 '인공의 달' 즉 '인공위성'라고 말할 수 있다. 인공위성은 지구의 인력으로부터 튀어나오려고 하는 힘과 지구가 끌어당기는 힘이 서로 평형을 이루고 있으므로 떨어지지 않고 지구의 둘레를 돌게 되는 것이다.
적도 상공 3만5800㎞ 높이에서 지구의 자전 주기와 같은 속도로 움직이는 인공위성은 지구상에서 볼 때 정지하고 있는 것처럼 보이므로 정지궤도위성이라 부르며 지상에서 안테나를 한 방향으로 고정시켜도 되는 것이다. 정지궤도위성은 지구상의 넓은 지역에 걸쳐 장애물의 영향 없이 전파를 받고 보낼 수 있으며 텔레비전 중계를 하면 동시에 여러 나라에서 방송을 수신할 수 있다. 또 깊은 산간 오지나 낙도 등에서도 깨끗한 화면을 볼 수 있다. 이에 반해 극궤도 위성은 지구 상공 600㎞ 전후 높이에서 지구의 양극을 통과하는 궤도를 돈다. 극궤도 위성은 지구 표면을 정확하게 관측하는 데 매우 유용하며, 극궤도는 북-남의 방향이고 지구는 동-서의 방향으로 자전하기 때문에 극궤도 위성은 지구표면 전체를 관측할 수 있다. 극궤도 위성의 카메라를 통하여 영화에서 지상의 사람 정도 크기까지도 관측되는 것을 볼 수 있다.
우리 나라 인공위성인 우리별 위성은 극궤도 위성이며 방송용 위성인 무궁화 위성은 정지궤도 위성이다.