Molniya 궤도 시뮬레이션

이차곡선(타원)과 케플러 법칙을 통한 고타원 궤도의 수학적 분석

궤도 시각화

지구 (초점)
위성
타원 궤도
속도 벡터

케플러 제2법칙 (면적 속도 일정)

위성과 지구를 잇는 선분은 같은 시간 동안 같은 넓이를 휩쓸고 지나갑니다.

dA/dt = L/(2m) = 상수

따라서 원지점(먼 곳)에서는 느리게, 근지점(가까운 곳)에서는 빠르게 움직입니다.

각속도 ω ∝ 1/r²

제어판

e = 0: 원형 궤도 | e = 0.74: Molniya 궤도 | e → 1: 포물선 궤도
원지점 속도 (v_a)
1.50 km/s
근지점 속도 (v_p)
10.01 km/s
현재 속도
0.00 km/s
현재 고도
0 km
진근점 이각 (ν)
궤도 주기 (T)
12.0 h
장반경 (a)
26,562 km
속도 비율 (v_p/v_a)
6.69

Vis-viva 방정식

v² = μ(2/r - 1/a)

각운동량 보존: r_p × v_p = r_a × v_a
속도 비율: v_p/v_a = (1+e)/(1-e)

진근점 이각 변화 (시간 vs 각도)

그래프가 평탄한 구간 = 각속도가 느린 구간 = 체공시간이 긴 구간

분석

원지점(180° 근처)에서 그래프의 기울기가 완만함 → 같은 시간 동안 각도 변화가 적음 → 긴 체공시간

속도 변화 (궤도 위치별)

원지점(180°) 근처에서 속도 최소, 근지점(0°)에서 속도 최대

분석

이심률 e = 0.74일 때, 근지점과 원지점의 속도 차이는 약 6.7배에 달합니다.