로켓 과학 2

들어가는 글

1부 태양제국과 행성자치공화국
제1장 태양계 내의 위계질서는 질량순
1. 태양계 행성 궤도와 행성의 위성 궤도/ 2. 태양계의 위계질서는 질량이 결정/ 3. 중력 지배권에 따른 통치영역/
4. 중력제국의 교통법칙
제2장 태양계의 도로망: 케플러 궤도
1. 케플러 궤도/ 2. 타원궤도/ 3. 쌍곡선궤도/ 4. 궤도상에서 질점의 위치와 속도 및 비행시간

2부 실제궤도와 궤도 환경
제1장 항상 변하는 지구 위성 궤도
1. 변칙중력에 의한 궤도 변화/ 2. 공기저항에 따른 궤도 변화/ 3. 태양 복사압에 따른 궤도 변화
제2장 임무궤도 환경 및 특성
1. 로켓의 역할과 임무 환경/ 2. 실용궤도의 특성
제3장 느리지만 저렴한 태양계 도로망
1. 충격연소/ 2. 호만 전이궤도
제4장 지상에서 대기궤도로
1. 대기궤도로 가는 길/ 2. 전이궤도/ 3. 동력 비행궤도의 유도조종

3부 행성으로 가는 길, 달로 가는 길
제1장 행성으로 가는 길
1. 태양제국과 행성자치공화국/ 2. 발사 가능 시간대와 발사 기회/ 3. 전이궤도/
4. 지구 중력권을 탈출하는 쌍곡선궤도
제2장 달로 가는 길
1. 달 탐사의 역사와 달 궤도의 특성/ 2. 달로 가는 궤도의 원추곡선 짜깁기/ 3. 전이궤도와 달 도착궤도
제3장 자연이 베푸는 ‘무한 동력’
1. 호만 궤도와 태양계 탐사 범위/ 2. 미노비치 이야기/ 3. 중력 부스트

4부 중력과 관성력의 절묘한 협력
제1장 왜 우주선의 운동을 3체-문제로 생각해야 하나?
1. 3체문제의 이해/ 2. 라그랑주 포인트의 정성적 이해
제2장 라그랑주 포인트
1. 제한적 3체문제의 유효 퍼텐셜/ 2. 라그랑주 포인트/ 3. 라그랑주 포인트의 안정성
제3장 제로-속력 곡면의 구조
1. 유효 퍼텐셜 곡면의 구조/ 2. L4와 L5 주변의 안정적 궤도

5부 보이지 않는 신세계
제1장 라그랑주 포인트 근방의 주기해와 달무리궤도
1. 라그랑주 포인트 근방에서 질점의 운동/ 2. 선형방정식의 일반해/ 3. 선형 라그랑주 포인트 근방의 3차원 주기궤도
존재 조건/ 4. 린드스테트-푸앵카레 방법/ 5. 2차 주기해/ 6. 3차 주기해
제2장 태양-지구 EL1 근방의 달무리궤도 수치계산
제3장 달무리궤도에 연결되는 에너지 튜브와 천체 간 무료 교통망

부록 A: 유효 퍼텐셜의 미분식/ 부록 B: 달무리궤도 계산에 사용한 파라미터 정의
부록 C: 태양-지구 EL1(L1) 주변 달무리궤도 파라미터 값
찾아보기

태양계에는 행성과 위성들 외에도 천체를 관측하고, 우주개발의 전진기지Base Camp로 사용하거나, 필요하면 장래 인류의 제2, 제3의 인류의 거주지를 건설할 수 있는 곳이 여러 군데 존재한다. 회전하는 천체 쌍이 만드는 라그랑주 포인트Lagrange Points가 그러한 곳이다. 라그랑주 포인트에 무인 탐사선이나 유인 우주선을 보내 더 먼 외행성이나 내행성으로 향하는 우주선의 연료를 공급하거나 우주선을 수리하는 정비소와 추진제 충전소를 건설한다면 우주개발을 좀 더 경제적이고 효율적으로 수행할 수 있을 것이다.

아무런 힘이 작용하지 않는 우주에 지구만 한 액체 덩어리가 있다고 가정하면 구성물질의 상호 중력에 의해 구球로 변형되고, 그것이 고온으로 녹은 물질이라면 냉각복사로 열을 잃으며, 온도가 내려가면서 거의 균일한 공 모양의 고체로 응고될 것이다. 그러나 회전하는 액체상태의 지구는 중심으로 향하는 만유인력Gravitational Force과 회전축에 수직인 방향으로 작용하는 원심력Centrifugal Force을 받으면서 서서히 식어 고체 지각으로 둘러싸인 오늘날의 지구가 되었다고 가정할 수 있다.