궤도 속도 계산기
중심 천체의 질량과 궤도 반지름으로 원궤도 속도, 공전 주기, 탈출 속도를 계산합니다.
궤도 운동 계산
질량은 킬로그램으로, 천체 중심으로부터의 거리는 미터로 입력하세요.
궤도 속도란?
궤도 속도는 물체가 자신보다 훨씬 무거운 중심 천체 주위를 원형 경로로 계속 돌기 위해 필요한 접선 방향의 속력입니다. 중력은 공전하는 물체를 계속 안쪽으로 당기지만, 전진 운동 덕분에 물체는 표면으로 곧장 떨어지는 대신 천체 주위를 돌며 계속 낙하합니다. 이 계산기는 표준적인 이체 근사를 사용합니다. 궤도 속도는 중력 상수에 중심 천체 질량을 곱하고 궤도 반지름으로 나눈 값의 제곱근입니다. 반지름은 천체 표면이 아닌 중심에서 측정해야 합니다.
한 바퀴 도는 데 필요한 시간인 공전 주기도 계산합니다. 주기는 궤도 둘레를 궤도 속도로 나눈 값이며, 케플러의 원궤도 식과 같습니다. 비교를 위해 탈출 속도도 제공합니다. 같은 반지름에서 추가 추진 없이 중심 천체의 중력을 벗어날 만큼의 운동 에너지를 얻는 데 필요한 이상적인 최소 속력입니다. 어느 반지름에서든 탈출 속도는 원궤도 속도의 루트 2배입니다.
일관된 결과를 얻으려면 SI 단위를 사용하세요. 중심 천체 질량은 킬로그램, 반지름은 미터로 입력합니다. 지구 위성의 경우 해발 고도에 지구 평균 반지름인 약 6,371,000 미터를 더하세요. 예를 들어 지표면 위 400 킬로미터에 있는 우주선의 궤도 반지름은 약 6,771 킬로미터입니다. 계산은 구형 중심 천체, 원궤도, 무시할 수 있는 위성 질량, 대기 저항이 없는 환경을 가정합니다. 실제 우주선은 타원 궤도를 따르거나 다른 천체의 섭동을 받을 수 있으며, 불균일한 중력장에 대한 보정이 필요할 수 있습니다.
궤도 반지름이 커지면 궤도 속도는 낮아지고 공전 주기는 빠르게 늘어납니다. 그래서 지구 저궤도 위성은 초당 수 킬로미터를 이동하며 약 구십 분에 지구를 한 바퀴 돌지만, 정지궤도 위성은 더 느리게 이동하며 한 항성일이 걸립니다. 한 천체의 질량이 계를 지배할 때는 위성, 행성, 인공위성에 같은 공식을 적용할 수 있습니다. 엔지니어는 임무를 빠르게 추산하고, 학생은 궤도역학 문제를 확인하며, 천문학 학습자는 서로 다른 행성이나 별 주변의 운동을 비교할 수 있습니다. 정밀한 임무 설계에는 이 이상적인 원궤도 계산 대신 완전한 천체력과 수치 궤적 모델을 사용하세요.
궤도 속도 예시
대표적인 원궤도로 질량과 반지름이 속도와 주기에 미치는 영향을 살펴보세요.
| 입력 | 근삿값 | 설명 |
|---|---|---|
| 지구, 반지름 6,771 km | 7.673 km/s; 92.4 min | 지표면 위 약 400 km에 있는 위성입니다. |
| 지구, 반지름 42,164 km | 3.075 km/s; 23.93 h | 정지궤도의 반지름입니다. |
| 지구, 반지름 384,400 km | 1.018 km/s; 27.45 일 | 달의 궤도를 원형으로 근사한 경우입니다. |
궤도 속도 계산 방법
- 중심 행성, 위성 또는 별의 질량을 킬로그램으로 입력하세요.
- 천체 중심에서 측정한 궤도 반지름을 미터로 입력하세요.
- 궤도 계산을 선택하여 원궤도 속도, 주기, 탈출 속도를 구하세요.
- 결과를 비교하거나 입력값을 초기화하여 다른 궤도를 계산하세요.
궤도 속도 자주 묻는 질문
궤도 반지름은 고도와 같나요?
아니요. 궤도 반지름은 천체 중심에서, 고도는 표면에서 측정합니다. 계산기를 사용하기 전에 고도에 천체 반지름을 더하세요.
높은 궤도에서 더 느리게 움직이는 이유는 무엇인가요?
중심 천체에서 멀어질수록 중력이 약해져 더 낮은 원궤도 속도로도 필요한 구심 가속도를 얻습니다. 경로는 더 길어지므로 한 바퀴 도는 시간은 늘어납니다.
공식에는 어떤 가정이 있나요?
원궤도, 구형 중심 천체, 무시할 수 있을 정도로 작은 공전 물체의 질량을 가정합니다. 대기 저항과 중력 섭동은 고려하지 않습니다.
탈출 속도와 궤도 속도는 어떤 관계인가요?
같은 반지름에서 이상적인 탈출 속도는 원궤도 속도의 루트 2배이며, 약 41.4 퍼센트 더 큽니다.
별을 공전하는 행성에도 사용할 수 있나요?
네. 별의 질량이 행성보다 훨씬 크고 원궤도 근사가 적절한 경우에 사용할 수 있습니다. 별의 질량과 두 천체 중심 사이의 궤도 반지름을 입력하세요.