궤도상승 (Orbit Raising)
쉽게 풀면
위성을 처음 발사할 때는 로켓이 목표 궤도까지 곧바로 데려다주지 못하는 경우가 많아서, 낮은 임시 궤도에 먼저 올려놓고 위성 스스로 엔진을 사용해 더 높은 궤도로 이동하는 과정이 필요합니다. 이렇게 위성이 자신의 추진 시스템으로 고도를 높여가는 과정을 궤도상승이라고 합니다. 계단을 한 칸씩 올라가듯 여러 번의 엔진 분사를 통해 서서히 고도를 높이기도 하고, 한 번의 큰 분사로 단번에 목표 고도에 도달하기도 합니다. 정지궤도 위성이나 전기추진을 사용하는 위성에서 특히 자주 볼 수 있는 과정입니다.
왜 중요한가
궤도상승 과정에서 사용하는 연료의 양은 위성의 수명과 임무 수행 능력에 직결되기 때문에, 효율적인 궤도상승 전략을 설계하는 것은 우주공학에서 중요한 연구 주제입니다. 특히 저추력 전기추진을 사용하는 위성은 궤도상승에 걸리는 시간과 연료 소모 사이의 균형을 정밀하게 계산해야 합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
궤도상승 방식에 따른 추진제 소모량 차이를 비교 분석한 예문입니다.
저추력 추진 시스템의 궤도상승 궤적을 최적화하는 연구 사례입니다.
조금 더 깊게 보면
궤도상승은 사용하는 추진 방식에 따라 크게 두 가지로 나뉩니다. 화학추진처럼 큰 추력을 짧은 시간 가하는 방식은 호만전이와 유사한 형태로 몇 번의 분사만으로 궤도상승을 완료할 수 있으며, 전기추진처럼 작은 추력을 오랜 시간 지속적으로 가하는 방식은 나선형에 가까운 궤적을 그리며 서서히 고도를 높여갑니다. 궤도상승에 필요한 델타-브이는 초기 궤도와 목표 궤도의 차이, 그리고 상승 전략에 따라 달라지므로 임무 설계 단계에서 델타-브이 예산에 포함되어 계산됩니다.
주의할 점
궤도상승은 반드시 정지궤도로 가는 경우에만 쓰이는 용어가 아니며, 저궤도 위성이 임무 중 고도를 유지하거나 높이는 경우에도 동일하게 적용되는 일반적인 기동 개념입니다. 또한 궤도상승과 폐기궤도 이동은 방향은 비슷해 보이지만 목적이 다르다는 점을 구분해야 합니다.