Mikä on Lagrange-piste?
Vuonna 1772 matemaatikko Josue Louis Lagrange laski tutkimuksessaan "The Problem
Jose Louis Lagrange
Lagrange-pisteitä on yhteensä viisi - L1, L2,L3, L4 ja L5. Tutkijoille mielenkiintoisimmat tutkittavat kohdat ovat pisteet L4 ja L5 - kaikkien Lagrange-pisteiden ainoat vakaat alueet. Jos satelliitti osuu L1:een tai L2:een, muutaman kuukauden kuluttua kiertoradat muuttuvat ja myös painovoimaton alue siirtyy, joten avaruuskappaleen on suoritettava erilaisia liikkeitä pysyäkseen tällä alueella.
Pisteet L4 ja L5, joita pidetään enitenvakaa, sijaitsee Maan kiertoradalla 150 miljoonan kilometrin etäisyydellä planeettamme (vertailun vuoksi etäisyys Maasta Kuuhun on 383,4 tuhatta km, keskimääräinen etäisyys Venukseen on 38 - 250 miljoonaa km, riippuen planeettojen sijainnista). Tässä tapauksessa L4 pyörii Auringon ympäri 60 ° Maan edellä ja L5 - 60 ° takana.
Tutkijat ympärillä muita aurinkokunnan planeettojavastaavia alueita havaitaan myös. Vuonna 1906 tähtitieteilijä ja astrovalokuvauksen pioneeri Maximilian Wolf löysi asteroidin, joka oli jatkuvasti samassa paikassa pääasteroidivyön takana Marsin ja Jupiterin kiertoradan välissä.
Tämä asteroidi osoittautui Jupiterin L4-pisteeksi.Tiedemiehet antoivat sille nimen Akhilleus - hänestä alkoi perinne nimetä kaikki tällaiset asteroidit Troijan sodan osallistujien nimillä. Nyt tämän löydön ansiosta astrofyysikot ovat löytäneet yli tuhat asteroidia, jotka sijaitsevat Jupiterin kahdessa vakaassa Lagrange-pisteessä.
Asteroidin Akhilleuksen kiertorata
Toinen asia on tällaisten asteroidien etsiminenmuiden planeettojen ympärillä eivät ole vielä olleet niin menestyneitä: niitä ei ole vielä löydetty Saturnuksen läheltä ja vain yksi Neptunuksen läheltä. Todennäköisesti, kunnes astrofyysikot eivät yksinkertaisesti laskeneet näiden alueiden oikeaa sijaintia tällaisille planeetoille.
HM. Ei ole vieläkään kovin selvää, miten se toimii.
Lagrange-piste on paikka avaruudessa, jossakahden erittäin massiivisen kappaleen – maan ja auringon tai maan ja kuun – yhdistetyt gravitaatiovoimat ovat yhtä suuret kuin paljon pienemmän kolmannen kappaleen tuntema keskipakovoima. Näiden voimien vuorovaikutus luo tasapainopisteen, jossa tavanomainen avaruusalus voidaan "pysäköidä" ikuisesti havainnointia varten.
Oletetaan, että meillä on kaksi erittäin suurta esinettäavaruudessa - maa ja aurinko. Niissä on vetovoima. Ja siellä on satelliitti - jos laukaistamme sen liian lähelle aurinkoa, painovoima vetää sitä vähitellen kohti tähteä, ja se joko törmää siihen tai tulee auringon kiertoradalle. Jos maapallolle, niin satelliitti joko päätyy maapallon kiertoradalle tai tulee planeettamme ilmakehään ja palaa siinä.
Lagrange-pisteet ovat paikkoja avaruudessa, joissa painovoimakaksi objektia (tapauksessamme aurinko ja maa) kumoavat tehokkaasti toisensa. Tämä mahdollistaa satelliitin pysymisen tarkalleen siinä, missä se laukaistiin.
Lagrangen pisteet
Matematiikka toimii siten, että pisteet L1, L2 ja L3eivät ole vakaita. Näihin pisteisiin päätynyt satelliittimme on jonkin aikaa alueiden sisällä, mutta sitten painovoima muuttuu edelleen ja kosminen kehomme lentää pidemmälle. Tätä voidaan verrata marmoripalaan, jonka asetamme varovasti ylösalaisin olevan kulhon päälle. Hän makaa siellä, mutta yksi isku pöytään - ja marmori vierii alas.
L4 ja L5 ovat vakaat.Vaikka kumppanisi ei pääsisi näihin pisteisiin täydellisesti, painovoima työntää sen joka tapauksessa paikoilleen, jotta se pysyy siellä ikuisesti. Tällä kertaa marmoripalamme on jo kulhon pohjassa liikkuen nopeasti oikealle, joten vaikka se ei olisikaan täydellisesti keskitetty, se siirtyy oikeaan asentoon.
Okei. Miten Lagrange-pisteitä voidaan käyttää?
Avaruustutkijat jo 1970-luvullaVuosina he kiinnittivät huomiota Lagrangen pisteisiin. Esimerkiksi avaruusaurinkoobservatorio voitaisiin sijoittaa Maa-Aurinko-järjestelmän pisteeseen L1. Se ei koskaan putoa Maan varjoon, joten havaintoja voidaan suorittaa keskeytyksettä.
"Maa-Aurinko" -järjestelmän piste L2 voi ollamelkein ihanteellinen avaruusteleskoopin asentamiseen siihen. Siinä maa melkein aina peittää auringonvalon eikä heijasta sitä tähän paikkaan, mikä antaisi tutkijoille mahdollisuuden jatkuvasti tutkia muita tähtiä.
"Maa-kuu" -järjestelmän pisteeseen L1 voidaan sijoittaavälitysasema Maan satelliitin tutkimisen aikana. Asema tulee olemaan jatkuvasti näkyvissä suurimmalle osalle Kuun pallonpuoliskosta Maata kohti. Siksi Kuun tulevat siirtolaiset tarvitsevat kommunikoidakseen sen kanssa kymmenen kertaa vähemmän tehokkaita lähettimiä kuin kommunikoidakseen Maan kanssa.
On monia projekteja, joissa astrofyysikot aikovat käyttää Lagrangen pisteitä tavalla tai toisella tutkimuksessaan.
ISEE-3 on ensimmäinen avaruusalus, joka laukaistiin"Maa-Aurinko" -järjestelmän piste L1. Se käynnistettiin jo vuonna 1978, osana tehtävää sen piti todistaa, että näiden libraatiopisteiden (toinen nimi Lagrange-pisteille on High-Tech) olemassaolo on yleisesti ottaen totta, ja myös tutkia sen ylärajoja. Maan magnetosfääri, joka kulkee vain noin 1,5 miljoonan kilometrin etäisyydellä planeetastamme. Sen jälkeen, kymmenen vuotta myöhemmin, luotain lähetettiin komeetoihin Halley ja Giacobini-Zinner. Nyt ISEE-3 on istunut avaruudessa useita vuosikymmeniä sammutettuna.
Maa-aurinkojärjestelmän pisteessä L1 nytOn olemassa useita tehtäviä, mukaan lukien aurinkotuuliluotain GGS Wind, heliosfääriasema SOHO ja DSCOVR analysoimaan koronan massan ulostyöntöjä.
"Maa-Aurinko" -järjestelmän pisteessä L2 pitkäänoli WMAP-satelliitti tutkimaan alkuräjähdyksen aikana syntynyttä kosmista mikroaaltotaustasäteilyä (nyt, tehtävän päätyttyä se on lähetetty hautaradalle), Herschel-avaruusobservatorio, Planck-avaruusobservatorio, Gaia avaruusteleskooppi. Tulevaisuudessa täällä käynnistetään yksi avaruustutkimuksen tärkeimmistä projekteista - James Webby Telescope vuonna 2024, joka korvaa ikonisen Hubblen.
Lisäksi kaikki nämä esineet ovat tietystiei yhdessä pisteessä, vaan halo-kiertoradalla Lagrangen alueiden ympärillä. Niitä on melko paljon - huolimatta siitä, että antureissa on oltava stabilointilaitteet, joiden avulla ne voivat pysyä niissä pitkään.
Miksi he eivät sitten aio rakentaa siirtokuntia näihin kohtiin?
He valmistautuvat.On olemassa useita projekteja siirtokuntien luomiseksi Lagrangian pisteisiin, ja on jopa julkisia yhdistyksiä, jotka popularisoivat tätä ideaa - L5 Society, Republic of Lagrangia ja National Space Society. Tunnetuin kannattaja ihmiskunnan siirtomaa-asutusalueen luomisessa Lagrange-pisteisiin on astrofyysikko Gerard O’Neill, joka esitteli käsitteen "Island III" - avaruusasema, joka sijaitsee yhdessä vakaassa kohdassa.
Saari III
Näillä teorioilla on kuitenkin joitain vakaviatekniset vaikeudet: aurinkotuulen ja muiden kosmisten säteiden negatiivinen vaikutus ihmiskehoon. Lisäksi kaikki Lagrange-pisteet ovat alttiina vielä heikosti tutkitulle plasman vaikutukselle Maan magnetosfäärin ekvatoriaalisessa tasossa. Tässä suhteessa kaikki näissä kohdissa sijaitsevat asutukset on suojattava kosmiselta säteilyltä.
Lisäksi painovoiman puutteen vuoksiLagrange-pisteiden pysyvät avaruusasutukset tulisi varustaa tekniikoilla, joilla luodaan keinotekoinen vastine. Samaan aikaan tällaisia tekniikoita ei ole olemassa nykyään.
No, tärkeintä.Vaikka kaikki teoriat siirtokuntien luomisesta muille planeetoille ovat hypoteettisia, ihmiskunnan on silti tehtävä valtava määrä löytöjä niiden ulkonäön vuoksi. Voit lukea Kuun ja Marsin tukikohtien luomiskilpailun historian täältä, täältä ja täältä.
OK. Mutta olen nähnyt, että Lagrange-pisteitä voidaan käyttää myös avaruusolennon havainnointiin!
He voivat. Tieteiskirjallisuudessa on hyvin kehittynyt teoria, jonka mukaan avaruusolennot rakentavat avaruusasemansa paikkoihin, joissa ei ole painovoimaa, ja tarkkailevat Maata niistä.
Toisaalta, joitain Lagrangen huomioitaVarsinkin maa-aurinkojärjestelmässä sitä on melko vaikea tutkia, koska ne ovat liian lähellä aurinkoa (ja joskus sen takana). Siksi teoriassa mikä tahansa asema voi sijaita siellä.
Toisaalta tämä teoria pysyy vain tieteiskirjallisuudessa, koska, kuten olemme pitkään tienneet, kukaan ei ole vielä todistanut muukalaisten olemassaoloa.