Hvad er et Lagrange-punkt?
I 1772 beregnede matematikeren Josue Louis Lagrange i sin undersøgelse "Problemet
José Louis Lagrange
Der er fem Lagrange-punkter i alt - L1, L2,L3, L4 og L5. For videnskabsmænd er de mest interessante punkter at studere punkterne L4 og L5 - de eneste stabile regioner af alle Lagrange-punkterne. Hvis satellitten rammer L1 eller L2, vil banerne efter et par måneder ændre sig, og området uden tyngdekraft vil også skifte, så rumkroppen bliver nødt til at udføre forskellige manøvrer for at blive i dette område.
Punkterne L4 og L5, som anses for fleststabil, placeret på planet af jordens kredsløb i en afstand af 150 millioner km fra vores planet (til sammenligning er afstanden fra Jorden til Månen 383,4 tusinde km, den gennemsnitlige afstand til Venus er fra 38 til 250 millioner km, afhængig af planeternes placering). I dette tilfælde roterer L4 omkring Solen 60° foran Jorden og L5 - 60° bagud.
Forskere omkring andre planeter i solsystemetlignende områder observeres også. I 1906 opdagede astronomen og astrofotografi-pioneren Maximilian Wolf en asteroide, der konstant var på det samme sted ud over hovedasteroidebæltet mellem Mars og Jupiters kredsløb.
Denne asteroide viste sig at være Jupiters L4-punkt.Forskere kaldte det Achilles - det var fra ham, at traditionen med at navngive alle sådanne asteroider ved navnene på deltagerne i den trojanske krig begyndte. Nu, takket være denne opdagelse, har astrofysikere opdaget mere end tusinde asteroider placeret på to stabile Lagrange-punkter af Jupiter.
Asteroiden Achilles' kredsløb
En anden ting er, at søgningen efter sådanne asteroideromkring andre planeter har endnu ikke været så succesfulde: de er endnu ikke blevet fundet i nærheden af Saturn, og kun én i nærheden af Neptun. Sandsynligvis, indtil astrofysikere simpelthen ikke beregnede den korrekte placering af disse områder for sådanne planeter.
HM. Det er stadig ikke helt klart, hvordan det fungerer.
Et Lagrange-punkt er et sted i rummet, hvorde kombinerede gravitationskræfter fra to meget massive legemer – Jorden og Solen eller Jorden og Månen – er lig med den centrifugalkraft, som en meget mindre tredje krop mærker. Samspillet mellem disse kræfter skaber et ligevægtspunkt, hvor et konventionelt rumfartøj kan "parkeres" for evigt for at udføre observationer.
Antag, at vi har to meget store objekteri rummet - Jorden og Solen. De har en tyngdekraft. Og der er en satellit - hvis vi sender den for tæt på Solen, så vil tyngdekraften gradvist trække den mod stjernen, og den vil enten styrte ind i den eller gå ind i solbanen. Hvis til Jorden, så vil satellitten enten ende i kredsløb nær Jorden eller gå ind i atmosfæren på vores planet og brænde op i den.
Lagrangepunkter er steder i rummet, hvor tyngdekraftento objekter (i vores tilfælde Solen og Jorden) ophæver hinanden effektivt. Dette vil gøre det muligt for satellitten at blive præcis, hvor den blev opsendt.
Lagrange punkter
Matematik fungerer på den måde, at punkterne L1, L2 og L3er ikke stabile. I nogen tid vil vores satellit, som endte på disse punkter, være inde i regionerne, men så vil tyngdekraften stadig ændre sig, og vores kosmiske krop vil flyve videre. Dette kan sammenlignes med et stykke marmor, som vi forsigtigt placerer oven på en omvendt skål. Han vil ligge der, men et slag i bordet - og kuglen ruller ned.
L4 og L5 er stabile.Selvom din ledsager ikke nåede perfekt til disse punkter, vil tyngdekraften på en måde skubbe den på plads alligevel, så den forbliver der for evigt. Denne gang er vores marmorstykke allerede i bunden af skålen og bevæger sig hurtigt til højre, så selvom det ikke er perfekt centreret, vil det flytte sig til den korrekte position.
Okay. Hvordan kan Lagrange-punkter bruges?
Rumforskere tilbage i 1970'erneår, var de opmærksomme på Lagrange-punkter. For eksempel kunne et rumsolobservatorium placeres ved punkt L1 i Jord-Sol-systemet. Det vil aldrig falde i jordens skygge, derfor kan observationer udføres uden afbrydelse.
Punkt L2 i "Earth-Sun" systemet kan værenæsten ideel til at installere et rumteleskop i den. I den skjuler Jorden næsten altid sollys og reflekterer det ikke til dette sted, hvilket ville give forskerne mulighed for konstant at studere andre stjerner.
Ved punkt L1 af "Jord-Måne" systemet kan man placererelæstation under udforskningen af Jordens satellit. Stationen vil konstant være i sigtelinje i det meste af Månens halvkugle, der vender mod Jorden. Derfor, for at kommunikere med det, vil de fremtidige kolonister af Månen have brug for sendere ti gange mindre kraftfulde end dem til kommunikation med Jorden.
Der er mange projekter, hvor astrofysikere planlægger at bruge Lagrange-punkter på den ene eller anden måde i deres forskning.
ISEE-3 er det første rumfartøj, der blev opsendt ipunkt L1 i "Earth-Sun" systemet. Det blev lanceret tilbage i 1978, som en del af missionen, det skulle bevise, at eksistensen af disse frigørelsespunkter (et andet navn for Lagrange-punkterne er High-Tech) generelt er reel, og også for at udforske de øvre grænser for Jordens magnetosfære, der passerer kun i en afstand af omkring 1,5 millioner km fra vores planet. Derefter, ti år senere, blev sonden sendt til kometerne Halley og Giacobini-Zinner. Nu har ISEE-3 siddet i rummet i flere årtier i off-staten.
Ved punkt L1 i Jord-Sol-systemet nuDer er flere missioner, herunder solvindsonden GGS Wind, heliosfærestationen SOHO og DSCOVR for at analysere koronale masseudslip.
Ved punkt L2 af "Earth-Sun" systemet, i lang tidder var en WMAP-satellit til at studere den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling, der opstod under Big Bang (nu, efter afslutningen af missionen, er den blevet sendt til begravelseskredsløbet), Herschel-rumobservatoriet, Planck-rumobservatoriet, Gaia rumteleskop. I fremtiden vil et af de vigtigste projekter inden for udforskning af rummet blive lanceret her – James Webby-teleskopet i 2024, som skal erstatte den ikoniske Hubble.
Desuden er alle disse genstande selvfølgeligikke på et tidspunkt, men på halo-baner omkring Lagrange-regionerne. Dem er der ret mange af – på trods af at proberne skal have stabiliseringsudstyr, der gør, at de kan sidde på dem i lang tid.
Hvorfor vil de så ikke bygge kolonier på disse punkter?
De gør sig klar.Der er flere projekter til at skabe kolonier ved Lagrangian-punkter, og der er endda offentlige foreninger, der populariserer denne idé - L5 Society, Republic of Lagrangia og National Space Society. Den mest berømte fortaler for at skabe en koloni-bosættelse af menneskeheden ved Lagrange-punkter anses for at være astrofysikeren Gerard O'Neill, der præsenterede konceptet "Island III" - en rumstation placeret på et stabilt punkt.
Ø III
Disse teorier har dog nogle alvorligetekniske vanskeligheder: den negative indvirkning af solvind og andre kosmiske stråler på den menneskelige krop. Derudover er alle Lagrange-punkter underlagt den stadig dårligt undersøgte indflydelse af plasma i ækvatorialplanet af Jordens magnetosfære. I denne henseende skal alle bosættelser, der vil være placeret på disse punkter, beskyttes mod kosmisk stråling.
Derudover på grund af den manglende tyngdekraftpermanente rumbebyggelser ved Lagrange-punkter bør udstyres med teknologier til at skabe dens kunstige modstykke. Samtidig eksisterer sådanne teknologier ikke i dag.
Nå, det vigtigste.Mens alle teorier om at skabe kolonier på andre planeter er hypotetiske, er menneskeheden stadig nødt til at gøre et stort antal opdagelser for deres udseende. Du kan læse historien om kapløbet om at skabe baser på Månen og Mars her, her og her.
OKAY. Men jeg har set, at Lagrange-punkter også kan bruges til aliens observation af Jorden!
Det kan de. I science fiction er teorien meget udviklet om, at rumvæsner bygger deres rumstationer på punkter, hvor der ikke er nogen tyngdekraft, og observerer Jorden fra dem.
På den ene side nogle Lagrange-punkterisær i Jord-Sol-systemet er det ret svært at studere, da de er for tæt på Solen (og nogle gange bagved). Derfor kan en hvilken som helst station teoretisk placeres der.
På den anden side forbliver denne teori kun i science fiction, fordi, som vi længe har vidst, er eksistensen af aliens endnu ikke blevet bevist af nogen.