지금 이 순간에도 수천 개의 인공위성이 지구 주위를 쌩쌩 돌고 있어요. 땅에 닿지도 않고, 아래로 떨어지지도 않지요. 엔진이 계속 돌아가는 것도 아니고, 줄이 붙잡고 있는 것도 아니고, 무언가가 밀어 주는 것도 아닌데, 어떻게 저 위에 머물 수 있을까요? 정말 불가능해 보여요. 공을 너무 세게 던져서 절대 땅에 떨어지지 않는 것처럼요.

비밀은 바로 이것이에요. 인공위성은 정말로 떨어지고 있어요. 매 순간 지구를 향해 떨어지고 있지요. 하지만 동시에 앞으로 아주 빠르게 움직여요. 시속 약 17,000마일이나 되지요. 그래서 인공위성이 떨어지는 동안, 지구의 둥근 표면도 그 아래에서 정확히 같은 속도로 멀어져요. 인공위성은 행성 안으로 떨어지는 대신, 행성 둘레를 빙글빙글 떨어지는 거예요.

회전목마 위에서 줄에 매단 공을 들고 머리 위로 빙빙 돌리고 있다고 상상해 보세요. 공은 우주로 똑바로 날아가고 싶어 하지만, 줄이 공을 원 안으로 끌어당겨요. 인공위성도 같은 원리로 움직여요. 다만 줄 대신, 중력이라는 보이지 않는 힘이 인공위성을 둥근 길로 끌어당긴답니다.

인공위성이 너무 느리게 움직이면, 중력이 줄다리기에서 이겨서 그것을 대기 속으로 끌어내려요. 그러면 별똥별처럼 타 버리겠지요. 너무 빠르게 움직이면, 중력의 손아귀에서 벗어나 깊은 우주로 떠나가 버려요. 속도는 딱 알맞아야 해요. 계속 빙글빙글 떨어질 만큼 빠르고, 붙잡혀 있을 만큼 느리게요.

인공위성이 지구에 가까울수록, 궤도에 머물기 위해 더 빠르게 움직여야 해요. 가까이 있을수록 중력이 더 세게 잡아당기기 때문이에요. 낮은 곳의 인공위성은 90분 만에 지구 전체를 한 바퀴 쌩 돌지요. 아주 멀리, 22,000마일 밖에 있는 인공위성은 천천히 움직여도 돼요. 24시간에 한 번씩 돌면서, 지구가 자전하는 동안 같은 장소 위에 떠 있는 것처럼 보인답니다.

인공위성을 궤도에 올리려면, 대기권 위로 밀어 올릴 만큼 강력하고, 완벽한 옆 방향 속도를 줄 만큼 빠른 로켓이 필요해요. 로켓은 곧장 위로 올라가서 멈추는 것이 아니에요. 휘어 날고, 몸을 기울이고, 인공위성을 시속 수천 마일의 속도로 앞으로 던져 보낸 뒤 떨어져 나가지요.

인공위성이 일단 저 위에 올라가면, 연료는 거의 필요하지 않아요. 우주에는 속도를 늦추는 공기도 없고, 맞서 싸워야 할 마찰도 없거든요. 인공위성은 몇 년, 심지어 몇십 년 동안 궤도를 따라 미끄러지듯 나아갈 수 있어요. 지구 둘레를 같은 우아한 길로 빙글빙글 떨어지면서, 오직 중력과 속도에 붙잡혀 있는 거지요.

그러니 인공위성은 둥둥 떠 있는 것이 아니에요. 멋지게 떨어지고 있는 거예요. 모든 궤도는 완벽한 균형이에요. 안쪽으로 끌어당기는 중력, 바깥쪽으로 밀어내는 속도, 떨어지는 것과 나는 것이 정확히 동시에 일어나는 균형이지요. 이것은 물리학에서 가장 우아한 묘기이고, 바로 여러분 머리 위에서 일어나고 있답니다.