작년 12월 25일날 발사된 제임스 웹 망원경이 한달 동안 기나긴 여정을 통해 날라가서

L2 포인트에 안착했습니다. 근데 움직이는게 좀 요상합니다.

L2 포인트까지 가면 거기서 딱 멈춰 있으면 되는거지 거기서 왜 아무것도 없는 

L2 포인트를 중심으로 빙글 빙글 도는걸까요? 저런 움직임이 말이 되는걸까요?

태양을 공전하는 물체는 태양과의 거리가 멀어질수록 공전 주기가 점점 더 커지는데

L2 포인트에서는 태양과 지구의 중력이 망원경에 가해지는 원심력과 평형을 이루게 되고

망원경이 지구와 같은 공전 주기를 갖게 해줍니다. 우주 관측에는 유리한 지점이죠.

그런데 문제가 있습니다. 아래 사진에서 보시다시피 말 안장 위의 가장 안정적인 위치에 

공을 놓고 그 중심을 잡는것처럼 쉬워 보이지 않습니다. 왜냐하면 말 안장이 계속 움직이기 때문에

공이 어디로 떨어질지 모릅니다.

L2 지점에 있던 망원경이 아래 그림처럼 어쩌다가 L2 포인트 밖으로 나가버리면 어떻게 될까요?

그러면 망원경을 태양쪽으로 돌려서 로켓을 추진 해서 다시 되돌아와야 하는데... 이쯤 되면 망원경 프로젝트는 망한겁니다.

망원경 렌즈쪽이 태양을 바라보는 순간 극도의 저온을 유지해야 하는 적외선 망원경의 모든 기계들은 그냥 고장 난다고 봐야 합니다.

그렇다고 아래처럼 L2 지점의 안쪽에서 망원경이 위치하면 이 또한 태양과 지구의 인력때문에 계속해서 L2 포인트 쪽으로

로켓 추진을 유지 시켜 줘야 하기 때문에 연료 소모가 심하게 발생합니다.

그럼 이문제를 어떻게 해결 해야 할까요?

아래 그림을 보시면 L2 지점에서는 태양과 지구의 인력이 원심력과 평형을 이루고 있습니다.

이제 망원경을 L2 지점에서 위쪽으로 옮겨 보겠습니다.

위쪽으로 움직인 망원경은 태양과의 거리는 아주 멀고 지구와는 상대적으로 가까운 거리이기 때문에 지구가 당기는 힘에는 각도의 변화가

생깁니다. 즉 지구의 인력 F_⊕ 는  F_⊕x 와 F_⊕y 성분으로 나누어 질 수 있고 위의 지점에서는 원심력이 태양의 인력과 F_⊕x 를 합친것 보다 더 큰 힘을 받게 되어서 사진의 점선 방향으로 서서히 움직이게 됩니다.

그럼 이번에는 망원경을 살짝 앞쪽으로 당겨서 L2' 에 위치 해 보도록 하겠습니다.

이번에는 원심력이 태양과 F_⊕x를 합한 힘과 같은 힘이 되었네요.

즉 태양의 인력과 지구의 인력 F_⊕x 합은 원심력과 상쇄가 되어서 그냥 없는 힘이 되어 버립니다.  

이제 남은것은 L2'으로 향하는 F_⊕y만 남았네요. 저대로 가만두면 망원경은 그냥 L2'으로 떨어집니다.

떨어지는것을 막을려면 저기서 L2'을 중심으로 공전을 시켜서 원심력을 발생 시키면 됩니다.

아래 그림처럼 말이죠.

이렇게 되면 L2'으로 망원경이 떨어지지 않고 그냥 계속 공전을 하게 됩니다.

여기서 F_c_halo = F_⊕y가 정확한 표현인데 오타가 있네요.

어쨌든 저렇게 망원경은 L2포인트가 아니라 L2'포인트에서 큰 힘을 들이지 않고 공전을 하게 되는데 

그 중심은 다름이 아니라 그냥 지구 중력이었던겁니다.  

실제 공전은 완전한 원이 아니라 옆에서 보면 누운 각도가 있고 모양이 찌그러진 공 모양입니다만

원리가 저렇다는겁니다. 공전의 궤도는 아주 커서 달의 공전 궤도보다 두배다 커다고 합니다.

공전 주기도 6개월 정도 되고 L2 포인트는 달이나 다른 천체의 영향을 받기 때문에  매 21일 주기로 궤도 수정을 조금씩 한다고 합니다.

공전 궤도가 클수록 연료 소모를 줄일 수 있어 유리하지만 너무 크면 태양광이 차폐막을 비집고 들어 올 가능성도 있고

지구와의 통신에도 불리하게 작용합니다.

사진의 내용과 출처는 아래 유투브 동영상에서 가져 왔습니다.

요약: 

망원경이 L2 포인트를 중심으로 공전할 수 있는것은 지구 중력 때문입니다. 

세상의 이치는 과학적 설명에 그 기반을 두어야 하고 나라의 리더는 점쟁이 한테 의지하는 

사람을 뽑을것이 아니라 합리적 이치에 기반을 둔 사람을 뽑아야 한다. 선거 제대로 합시다.