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연재 마지막 순서의 주제는 인공 위성과 우주 비행입니다. 우주 공간에서는 공기가 없어 항공기 엔진으로는 비행할 수 없고 액체 산소를 탑재한 로켓으로만 비행할 수 있습니다. 인공 위성과 우주선도 비행기에서와 같이 상당한 수준의 물리와 수학이라는 학문이 필요한 분야입니다. 인공 위성과 우주선은 비행 속도의 크기에 따라 원추곡선의 하나인 원, 타원, 포물선, 쌍곡선 비행 궤도로 비행합니다. 공기 저항이 없는 대기권 밖에서 인공 위성이 지구 주위를 도는 것은 지구가 잡아당기는 중력과 인공위성의 빠른 속도에 의한 원심력이 평형 상태를 이루기 때문입니다. 따라서 인공 위성이 지구 중력을 극복하고 지구 주위를 회전하기 위해서는 제1우주 비행 속도가 필요합니다. 우주 발사체는 로켓 엔진 뒤쪽에서 빠른 속도의 기체를 내..

11강에서는 핵 폭탄과 투발 수단에 대하여 알아보겠습니다. 핵 폭탄하면 흔히 아인슈타인(Albert Einstein, 1879~1955년)을 떠올리곤 합니다. 하지만 핵 폭탄은 어떤 한 개인이 만들 수 있는 폭탄이 아닙니다. 굳이 한사람을 지목해야 한다면 미국의 맨해튼 프로젝트(Manhattan Project, 1942~1946년)를 기획하고 과학자들을 진두 지휘한 오펜하이머(Julius Robert Oppenheimer, 1904~1967년)라고 할 수 있습니다. 물론 비행기처럼 핵 폭탄 역시 복잡한 과학과 수학이 필요한 분야인 만큼 개인이 만들 수 있는 것이 아니었습니다. 핵 폭탄 개발을 위한 시뮬레이션을 수행하기 위해서는 확률이라는 수학적 지식이 필요합니다. 실제로 맨해튼 프로젝트에서 몬테카를로 방..

이번 강의 주제인 관성참조시스템(IRS, Inertial Reference System)은 장거리 비행기에 장착된 자동제어시스템에서 필수적인 장치입니다. IRS는 최신의 관성항법시스템(INS, Inertial Navigation System, 관성 센서로 자세, 방위, 거리 등을 측정하는 자립항법시스템)으로 거의 모든 여객기에 위성항법시스템(GPS)과 함께 장착되어 있습니다. GPS만으로 비행기의 자세까지 알아낼 수 없기 때문입니다. 목적지에 도달하기 위해서는 항공기의 자세, 속도 또는 가속도를 산출하고, 항공기 자체의 속도 및 고도, 수평 위치를 계산해 알고 있어야 합니다. 그러기 위해서는 IRS와 GPS를 통해 비행기의 위치를 확인할 뿐만 아니라 움직임을 계속 추적해야 합니다. 이때 필요한 개념이 미..