Какво е точка на Лагранж?
През 1772 г. математикът Жозуе Луис Лагранж изчислява в своето изследване „Проблемът
Хосе Луи Лагранж
Има общо пет точки на Лагранж - L1, L2,L3, L4 и L5. За учените най-интересните точки за изследване са точките L4 и L5 - единствените стабилни области от всички точки на Лагранж. Ако спътникът удари L1 или L2, след няколко месеца орбитите ще се променят и зоната без гравитация също ще се измести, така че космическото тяло ще трябва да извърши различни маневри, за да остане в тази област.
Точки L4 и L5, които се считат за най-многостабилен, разположен в равнината на орбитата на Земята на разстояние 150 милиона км от нашата планета (за сравнение, разстоянието от Земята до Луната е 383,4 хиляди km, средното разстояние до Венера е от 38 до 250 милиона km, в зависимост от местоположението на планетите). В този случай L4 се върти около Слънцето на 60 ° пред Земята, а L5 - на 60 ° отзад.
Учени около други планети в Слънчевата системасъщо се наблюдават подобни зони. През 1906 г. астрономът и пионерът в астрофотографията Максимилиан Волф открива астероид, който е постоянно на едно и също място отвъд главния астероиден пояс между орбитите на Марс и Юпитер.
Този астероид се оказа точка L4 на Юпитер.Учените го кръстиха Ахил - именно от него започва традицията да се назовават всички такива астероиди с имената на участниците в Троянската война. Сега, благодарение на това откритие, астрофизиците са открили повече от хиляда астероида, разположени в две стабилни точки на Лагранж на Юпитер.
Орбита на астероид Ахил
Друго нещо е, че търсенето на такива астероидиоколо други планети все още не са били толкова успешни: те все още не са открити близо до Сатурн и само една близо до Нептун. Вероятно, докато астрофизиците просто не изчислиха правилното местоположение на тези зони за такива планети.
ХМ Все още не е много ясно как работи.
Точка на Лагранж е място в пространството, къдетокомбинираните гравитационни сили на две много масивни тела - Земята и Слънцето или Земята и Луната - са равни на центробежната сила, усетена от много по-малко трето тяло. Взаимодействието на тези сили създава точка на равновесие, където конвенционален космически кораб може да бъде „паркиран“ завинаги за извършване на наблюдения.
Да предположим, че имаме два много големи обектав космоса – Земята и Слънцето. Те имат гравитационно привличане. И има спътник - ако го изстреляме твърде близо до Слънцето, тогава постепенно гравитацията ще го издърпа към звездата и той или ще се блъсне в него, или ще влезе в слънчевата орбита. Ако към Земята, тогава спътникът или ще се озове в околоземна орбита, или ще влезе в атмосферата на нашата планета и ще изгори в нея.
Точките на Лагранж са места в пространството, където има гравитациядва обекта (в нашия случай Слънцето и Земята) ефективно се компенсират взаимно. Това ще позволи на спътника да остане точно там, където е изстрелян.
Точки на Лагранж
Математиката работи по такъв начин, че точките L1, L2 и L3не са стабилни. За известно време нашият спътник, който се озова в тези точки, ще бъде вътре в регионите, но след това гравитацията все пак ще се промени и нашето космическо тяло ще лети по-нататък. Това може да се сравни с парче мрамор, което внимателно поставяме върху обърната купа. Той ще лежи там, но един удар по масата - и мрамора ще се търкаля.
L4 и L5 са стабилни.Дори ако вашият спътник не е стигнал идеално до тези точки, гравитацията така или иначе ще го избута в позиция, така че да остане там завинаги. Този път нашето мраморно парче вече е на дъното на купата и се движи бързо надясно, така че дори и да не е идеално центрирано, ще се премести в правилната позиция.
Добре. Как могат да се използват точките на Лагранж?
Космически изследователи през 1970 ггодини, те обръщат внимание на точките на Лагранж. Например космическа слънчева обсерватория може да бъде поставена в точка L1 на системата Земя-Слънце. Той никога няма да попадне в сянката на Земята, следователно наблюденията могат да се извършват без прекъсване.
Точка L2 от системата "Земя-Слънце" може да бъдепочти идеален за инсталиране на космически телескоп в него. В него Земята почти винаги закрива слънчевата светлина и не я отразява на това място, което би позволило на учените постоянно да изучават други звезди.
В точка L1 от системата "Земя-Луна" може да се поставирелейна станция по време на изследването на спътника на Земята. Станцията ще бъде постоянно в полезрението за по-голямата част от полукълбото на Луната, обърната към Земята. Следователно, за да общуват с него, бъдещите колонисти на Луната ще се нуждаят от предаватели, десет пъти по-малко мощни от тези за комуникация със Земята.
Има много проекти, в които астрофизиците планират да използват точките на Лагранж по един или друг начин в своите изследвания.
ISEE-3 е първият космически кораб, изстрелян вточка L1 от системата "Земя-Слънце". Той беше пуснат през далечната 1978 г., като част от мисията трябваше да докаже, че съществуването на тези точки на либриране (друго име за точките на Лагранж е високотехнологични) като цяло е реално, както и да изследва горните граници на Земната магнитосфера, минаваща само на разстояние от около 1,5 милиона км от нашата планета. След това, десет години по-късно, сондата е изпратена до кометите Халей и Джакобини-Цинер. Сега ISEE-3 седи в космоса от няколко десетилетия в изключено състояние.
Сега в точка L1 на системата Земя-СлънцеИма няколко мисии, включително сондата за слънчев вятър GGS Wind, хелиосферната станция SOHO и DSCOVR за анализиране на изхвърлянето на коронална маса.
В точка L2 от системата "Земя-Слънце", за дълго времеимаше спътник WMAP за изследване на космическата микровълнова фонова радиация, възникнала по време на Големия взрив (сега, след приключване на мисията, той е изпратен в орбитата на погребението), космическата обсерватория Хершел, космическата обсерватория Планк, Гея космически телескоп. В бъдеще тук ще бъде стартиран един от най-важните проекти в изследването на космоса – телескопът Джеймс Уеби през 2024 г., който ще замени емблематичния Хъбъл.
Освен това всички тези обекти, разбира се, сане в една точка, а на ореол орбити около областите на Лагранж. Има доста от тях - въпреки факта, че сондите трябва да имат стабилизиращо оборудване, което им позволява да останат върху тях дълго време.
Защо тогава няма да изградят колонии на тези точки?
Приготвят се.Има няколко проекта за създаване на колонии в точки на Лагранж и дори има обществени сдружения, които популяризират тази идея - L5 Society, Republic of Lagrangia и National Space Society. Най-известният привърженик на създаването на колония-селище на човечеството в точките на Лагранж се смята за астрофизикът Джерард О’Нийл, който представи концепцията за „Остров III“ – космическа станция, разположена в една стабилна точка.
Остров III
Въпреки това, тези теории имат някои сериознитехнически затруднения: отрицателното въздействие на слънчевия вятър и други космически лъчи върху човешкото тяло. Освен това всички точки на Лагранж са обект на все още слабо проученото влияние на плазмата в екваториалната равнина на земната магнитосфера. В тази връзка всички населени места, които ще бъдат разположени на тези точки, трябва да бъдат защитени от космическата радиация.
Освен това поради липсата на гравитацияпостоянните космически селища в точките на Лагранж трябва да бъдат оборудвани с технологии за създаване на негов изкуствен аналог. В същото време такива технологии днес не съществуват.
Е, най-важното.Докато всички теории за създаване на колонии на други планети са хипотетични, за появата им човечеството все още трябва да направи огромен брой открития. Можете да прочетете историята на състезанието за създаване на бази на Луната и Марс тук, тук и тук.
ДОБРЕ. Но видях, че точките на Лагранж могат да се използват и за извънземно наблюдение на Земята!
Те могат. В научната фантастика е много развита теорията, че извънземните изграждат своите космически станции в точки, където няма гравитация, и наблюдават Земята от тях.
От една страна, някои точки на Лагранжособено в системата Земя-Слънце, това е доста трудно за изследване, тъй като те са твърде близо до Слънцето (а понякога и зад него). Следователно теоретично всяка станция може да бъде разположена там.
От друга страна, тази теория остава само в научната фантастика, защото, както отдавна знаем, съществуването на извънземни все още не е доказано от никого.