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지구 주회 궤도 또는 지구 중심 궤도, 지심 궤도, 지구 궤도는 달이나 인공위성과 같이 지구 주위를 도는 모든 물체의 궤도이다. 1997년 NASA의 고다드 우주 비행 센터가 추적한 결과, 지구 궤도를 도는 인공위성 탑재체가 약 2,465개, 우주 쓰레기가 약 6,216개 있다고 추정했다. 이전에 발사된 16,291개 이상의 물체가 궤도 붕괴를 거쳐 지구 대기권에 진입했다.
우주선은 중력에 의한 구심 가속도가 속도의 수평 성분에 의한 원심 가속도보다 작거나 같을 때 궤도에 진입한다. 지구 저궤도의 경우, 이 속도는 약 7.8km/s(28,100km/h)이다. 이에 비해 지금까지 달성한 가장 빠른 비행기의 속도(우주선으로 달성한 속도 제외)는 1967년 노스아메리칸 X-15가 달성한 2.2km/s(7,900km/h)이다. 고도 600km에서 지구 궤도 속도에 도달하는 데 필요한 에너지는 약 36MJ/kg이며, 이는 단순히 해당 고도까지 올라가는 데 필요한 에너지의 6배에 달한다.
근지점이 약 2,000km 미만인 우주선은 지구 대기에서 항력을 받아 궤도 고도가 낮아진다. 궤도 붕괴 속도는 위성의 단면적과 질량, 상층 대기의 공기 밀도 변화에 따라 달라진다. 약 300km 이하에서는 붕괴 속도가 더 빨라져 수명이 며칠 단위로 측정된다. 위성이 180km까지 내려가면 대기권에서 증발하기까지 몇 시간밖에 걸리지 않는다. 지구의 중력장에서 완전히 벗어나 행성 간 공간으로 이동하는 데 필요한 탈출 속도는 약 11.2km/s이다.
다음은 다양한 기준에 따른 지구 중심 궤도 분류 목록이다.
고도 분류
- 대기권 통과 궤도(Transatmospheric orbit, TAO)
- 원지점의 고도가 100km 이상이고 정의된 대기와 교차하는 근지점이 있는 지구 궤도.
- 지구 저궤도(Low Earth orbit, LEO)
- 평균 해발 160km에서 2,000km 사이의 고도 범위의 지구 궤도. 160km에서 1회전은 약 90분이 소요되며 원형 궤도 속도는 8km/s이다.
- 지구 중궤도(Medium Earth orbit, MEO)
- 원점의 고도가 2,000km에서 정지 궤도의 35,786km 사이인 지구 궤도.
- 지구 동기 궤도(Geosynchronous orbit, GEO)
- 고도 35,786km의 지구 중심 원형 궤도. 궤도의 주기는 지구의 자전 주기와 일치하는 항성일 하루와 같다. 속도는 약 3km/s이다.
- 지구 고궤도(High Earth orbit, HEO)
- 지구 동기 궤도보다 원지점의 고도가 더 높은 지구 궤도. 고궤도의 특별한 경우는 근지점의 고도가 2,000km 미만인 장타원 궤도이다.
경사도 분류
- 경사 궤도
- 적도면에 대한 궤도 경사가 0이 아닌 궤도.
- 극궤도
- 행성의 극 위 또는 거의 위를 통과하는 위성. 따라서 경사도는 90도(또는 90도에 매우 가까움)이다.
- 극지 태양 동기 궤도
- 모든 패스에서 동일한 현지 시간에 적도를 통과하는 거의 극궤도에 가까운 궤도. 그림자가 모든 패스에서 동일하기 때문에 이미지를 촬영하는 위성에 유용하다.
이심률 분류
- 원 궤도
- 이심률이 0으로, 궤도가 원을 따르는 궤도.
- 타원 궤도
- 이심률이 0보다 크고 1보다 작은 궤도로, 궤도가 타원을 따르는 궤도.
- 호만 전이 궤도
- 우주선을 한 원형 궤도에서 다른 원형 궤도로 이동시키는 궤도. 발터 호만의 이름을 따서 명명되었다.
- 정지 전이 궤도
- 근지점이 지구 저궤도(LEO)의 고도에 있고 원지점이 지구 동기 궤도의 고도에 있는 지구 중심 타원 궤도.
- 장타원 궤도
- 35,786km 이상의 원지점과 낮은 근지점(약 1,000km)이 있는 궤도. 원지점 근처에서 긴 체류 시간을 갖는다.
- 포물선 궤도
- 이심률이 정확히 1인 궤도. 물체의 속도는 탈출 속도와 같으므로 지구의 중력을 벗어나 계속 이동한다.
- 쌍곡선 궤도
- 이심률이 1보다 큰 궤도. 물체의 속도는 탈출 속도를 초과므로 지구의 중력을 벗어나 감속되면서 무한히 계속 이동한다.
방향 분류
- 순행 궤도
- 적도면에 투영한 궤도가 지구의 자전과 같은 방향으로 지구를 중심으로 회전하는 궤도.
- 역행 궤도
- 적도면에 투영한 궤도가 지구의 자전과 반대 방향으로 지구를 중심으로 회전하는 궤도.
지구 동기 분류
- 준동기 궤도
- 고도가 약 20,200km이고 궤도 주기는 약 12시간이다.
- 지구 동기 궤도(GEO)
- 고도가 약 35,786km인 궤도. 그러한 위성은 하늘에서 아날렘마를 따른다.
- 정지 궤도(GSO)
- 기울기가 0인 정지 궤도. 지상에 있는 관찰자에게는 이 위성이 하늘에 고정된 점으로 보일 것이다.
- 초동기 궤도
- GSO/GEO 위의 폐기/저장 궤도. 위성은 서쪽으로 표류할 것이다.
- 아동기 궤도
- GSO/GEO 아래의 폐기/저장 궤도. 위성은 동쪽으로 표류할 것이다
- 묘지 궤도
- 위성이 작동이 끝날 때 이동하는 궤도. 정지 궤도에서 수백 킬로미터 위에 있는 궤도이다.
기타 기준 분류
비지구 궤도
- 말굽 궤도
- 준궤도 비행
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