위성궤도 (satellite orbits)

원격탐사를 위해 사용되는 위성은 궤도에 따라 두가지로 분류한다

:태양동조궤도 (sun-synchronous orbit), 정지궤도 (geostationary)

 

 

태양동조궤도 (태양동기궤도) Sun-synchronous (Near-polar)

궤도면의 회전방향과 주기가 지구 자전주기와 동일하여 위성 궤도면과 태양이 항상 동일한 각도를 유지하므로, 각 위도별로 위성이 통과하는 지역의 지방시(Local Time)이 항상 동일하다. (다른 표현으로 매일 동일한 지방시에 적도를 통과한다고 이해하면 된다.) 대부분의 위성은 태양동조궤도 위성에 해당한다.

 

궤도 특징을 아래에 상술하자면,

- 극점으로부터 경사각이 98.2º

- 고도에 따른 분류: 저고도(LEO, Low Earth Orbit: 500 - 1500km)

                          중고도(MEO, Medium Earth Orbit: 5000~15000km)

 

- 궤도주기 (Orbital period): 약 100분 = 하루에 약 14.5바퀴

  * 재방문기간 (Revisit time)과는 다른 개념

    궤도주기: 위성 궤도 상의 동일한 지점을 다시 촬영하는데 걸리는 시간

    재방문기간: 지표상의 임의지점을 관측하는 데 소요되는 시간 간격

                    (필요한 지역의 영상을 신속하게 확보)

 

- 관측폭 (Swath): 수십-수백km 사이에 센서별로 다르다.

- 궤도방향 (Pass)

  ˙ 하강패스 (Descending pass)와 상승패스 (Ascending pass)로 구분

  * 대개 궤도가 태양동기인 경우에는 탐사가 가능한 낮시간에는 하강패스,

    그림자 부분은 상승패스일 경우가 크며,

    Thermal IR이나 SAR 같은 능동센서 같은 경우는 반대일 수도 있다. 즉, 영상화되는 부분은

    하강패스일 때 탐지된 영역이다. 

- 서쪽에서 동쪽으로 회전하는 지구 자전으로 인해 위성의 궤도도 아래와 같이 서쪽으로 이동하면서 전 지역의 데이터를 획득할 수 있다. 

 

- 장점

  1. 거의 완전히 전 지구 데이터를 획득

  2. 공간분해능 (spatial resolution)이 좋다.

  3. 계절별로 동일한 조명 조건 하의 데이터를 확보하개 때문에, 연간 변화를 알아보는데 도움이 된다.

     (change detection)

 

- 단점

  1. 동일 지역을 재측정하기 위한 사이클이 길다. 

     ex) Landsat 8은 16일 주기, KOMPSAT-3A (아리랑-3A)는 28일 주기, JERS-1 (일본)은 무려 44일 주기

  2. 데이터를 수신하려면 위성이 수신소(receiving station)가 전파를 수신할 수 있는 범위에 위치해야 한다.

 

정지궤도위성 (Geostationary orbit satellite)

지구 자전 각속도와 동일한 각속도로 회전하여 늘 같은 위치에서 정보를 수신하는 위성으로, 주로 지구환경 연구 및 기상위성으로 많이 쓰인다.

 

지표면으로부터 약 35,786km 떨어져 있는데, 

그 이유는 위성의 원심력과 지구의 중력 등 위성에 영향을 주는 외력이 0이 되는 곳이 정지궤도이기 때문이다. 정지궤도의 위도는 항상 0이다. 

 

- 장점

  1. 태양동조궤도 위성보다 더 먼곳에서 전파를 수신하기 때문에 한번에 넓은 지역을 커버할 수 있다.

     * 지구 절반을 커버하여 GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) 등에 활용

  2. 동일지역을 관측하고 있기 때문에 수신소가 하나만 있어도 된다.

     마찬가지로 안테나가 움직일 필요도 없음

- 단점

  1. 전파가 도달하기 위해 더 강한 에너지 방사가 소요된다.

  2. 거리가 멀기 때문에 해상도가 낮다. 

  3. 주기적인 궤도조정이 필요하다. 

      * 타원체인 지구, 태양과 달의 중력등으로 인해 궤도 오차가 발생하기 때문