Qu'est-ce qu'un point de Lagrange ?
En 1772, le mathématicien Josué Louis Lagrange calculait dans son étude « Le Problème
José Louis Lagrange
Il y a cinq points de Lagrange au total - L1, L2,L3, L4 et L5. Pour les scientifiques, les points les plus intéressants à étudier sont les points L4 et L5 - les seules régions stables de tous les points de Lagrange. Si le satellite touche L1 ou L2, après quelques mois, les orbites changeront et la zone sans gravité se déplacera également, de sorte que le corps spatial devra effectuer diverses manœuvres pour rester dans cette zone.
Les points L4 et L5, considérés comme les plusstable, situé sur le plan de l'orbite terrestre à une distance de 150 millions de km de notre planète (à titre de comparaison, la distance de la Terre à la Lune est de 383,4 mille km, la distance moyenne à Vénus est de 38 à 250 millions de km, selon la position des planètes). Dans ce cas, L4 tourne autour du Soleil à 60° devant la Terre, et L5 à 60° derrière.
Scientifiques autour d’autres planètes du système solairedes zones similaires sont également observées. En 1906, l'astronome et pionnier de l'astrophotographie Maximilian Wolf découvrit un astéroïde qui se trouvait constamment au même endroit au-delà de la ceinture principale d'astéroïdes entre les orbites de Mars et de Jupiter.
Cet astéroïde s'est avéré être le point L4 de Jupiter.Les scientifiques l'ont nommé Achille - c'est de lui que la tradition de nommer tous ces astéroïdes par les noms des participants à la guerre de Troie a commencé. Désormais, grâce à cette découverte, les astrophysiciens ont découvert plus d'un millier d'astéroïdes situés à deux points de Lagrange stables de Jupiter.
Orbite de l'astéroïde Achille
Une autre chose est que la recherche de tels astéroïdesautour d'autres planètes n'ont pas encore eu autant de succès : elles n'ont pas encore été trouvées près de Saturne, et une seule près de Neptune. Probablement, jusqu'à ce que les astrophysiciens n'aient tout simplement pas calculé l'emplacement correct de ces zones pour de telles planètes.
HM. Son fonctionnement n'est toujours pas très clair.
Un point de Lagrange est un endroit dans l'espace oùles forces gravitationnelles combinées de deux corps très massifs – la Terre et le Soleil ou la Terre et la Lune – sont égales à la force centrifuge ressentie par un troisième corps beaucoup plus petit. L’interaction de ces forces crée un point d’équilibre où un vaisseau spatial conventionnel peut être « stationné » pour toujours pour effectuer des observations.
Supposons que nous ayons deux très gros objetsdans l'espace - la Terre et le Soleil. Ils ont une attraction gravitationnelle. Et il y a un satellite - si nous le lançons trop près du Soleil, alors progressivement la gravité le tirera vers l'étoile, et il s'écrasera dessus ou entrera sur l'orbite solaire. S'il est dirigé vers la Terre, le satellite finira soit en orbite proche de la Terre, soit entrera dans l'atmosphère de notre planète et y brûlera.
Les points de Lagrange sont des endroits dans l'espace où la gravitédeux objets (dans notre cas le Soleil et la Terre) s'annulent efficacement. Cela permettra au satellite de rester exactement là où il a été lancé.
Points de Lagrange
Les mathématiques fonctionnent de telle manière que les points L1, L2 et L3ne sont pas stables. Pendant un certain temps, notre satellite, qui s'est retrouvé à ces points, sera à l'intérieur des régions, mais la gravité changera encore et notre corps cosmique volera plus loin. Cela peut être comparé à un morceau de marbre que nous plaçons soigneusement sur un bol renversé. Il s'allongera là, mais un coup sur la table - et le marbre roulera.
L4 et L5 sont stables.Même si votre compagnon n'a pas parfaitement atteint ces points, la gravité le poussera de toute façon en position afin qu'il y reste pour toujours. Cette fois, notre morceau de marbre est déjà au fond du bol se déplaçant rapidement vers la droite, donc même s'il n'est pas parfaitement centré, il se déplacera dans la bonne position.
D'accord. Comment utiliser les points de Lagrange ?
Les chercheurs spatiaux dans les années 1970années, ils ont prêté attention aux points de Lagrange. Par exemple, un observatoire solaire spatial pourrait être placé au point L1 du système Terre-Soleil. Il ne tombera jamais dans l’ombre de la Terre, les observations pourront donc être effectuées sans interruption.
Le point L2 du système "Terre-Soleil" peut êtrepresque idéal pour y installer un télescope spatial. Dans celui-ci, la Terre obscurcit presque toujours la lumière du soleil et ne la réfléchit pas à cet endroit, ce qui permettrait aux scientifiques d'étudier en permanence d'autres étoiles.
Au point L1 du système "Terre-Lune", on peut placerstation relais lors de l'exploration du satellite de la Terre. La station sera constamment en ligne de visée sur la majeure partie de l'hémisphère de la Lune faisant face à la Terre. Ainsi, pour communiquer avec elle, les futurs colons de la Lune auront besoin d'émetteurs dix fois moins puissants que ceux pour communiquer avec la Terre.
Il existe de nombreux projets dans lesquels les astrophysiciens envisagent d'utiliser les points de Lagrange d'une manière ou d'une autre dans leurs recherches.
ISEE-3 est le premier vaisseau spatial lancé enpoint L1 du système "Terre-Soleil". Il a été lancé en 1978, dans le cadre de la mission, il était censé prouver que l'existence de ces points de libration (un autre nom pour les points de Lagrange est High-Tech) est généralement réelle, et aussi pour explorer les limites supérieures de la La magnétosphère terrestre, passant juste à une distance d'environ 1,5 million de km de notre planète. Après cela, dix ans plus tard, la sonde a été envoyée sur les comètes Halley et Giacobini-Zinner. Maintenant, ISEE-3 est assis dans l'espace depuis plusieurs décennies à l'état éteint.
Au point L1 du système Terre-Soleil maintenantIl existe plusieurs missions, dont la sonde éolienne solaire GGS Wind, la station héliosphère SOHO et DSCOVR pour analyser les éjections de masse coronale.
Au point L2 du système "Terre-Soleil", depuis longtempsil y avait un satellite WMAP pour étudier le rayonnement de fond cosmique micro-ondes qui s'est produit pendant le Big Bang (maintenant, après l'achèvement de la mission, il a été envoyé sur l'orbite funéraire), l'observatoire spatial Herschel, l'observatoire spatial Planck, le Gaia télescope spatial. À l'avenir, l'un des projets les plus importants de l'exploration spatiale sera lancé ici - le télescope James Webby en 2024, qui remplacera l'emblématique Hubble.
De plus, tous ces objets, bien sûr, sontpas en un point, mais sur des orbites de halo autour des régions de Lagrange. Il y en a beaucoup - malgré le fait que les sondes doivent avoir un équipement de stabilisation qui leur permet de rester dessus pendant longtemps.
Pourquoi, alors, ne vont-ils pas construire des colonies sur ces points ?
Ils se préparent.Il existe plusieurs projets visant à créer des colonies aux points lagrangiens, et il existe même des associations publiques qui popularisent cette idée - L5 Society, Republic of Lagrangia et National Space Society. Le partisan le plus célèbre de la création d'une colonie humaine aux points de Lagrange est considéré comme l'astrophysicien Gerard O'Neill, qui a présenté le concept de «l'Île III» - une station spatiale située à un point stable.
Île III
Cependant, ces théories ont de sérieuses conséquencesdifficultés techniques : l'impact négatif du vent solaire et d'autres rayons cosmiques sur le corps humain. De plus, tous les points de Lagrange sont soumis aux effets encore peu étudiés du plasma dans le plan équatorial de la magnétosphère terrestre. À cet égard, toutes les colonies qui seront situées à ces points doivent être protégées du rayonnement cosmique.
De plus, en raison de l'absence de gravitéles établissements spatiaux permanents aux points de Lagrange devraient être équipés de technologies pour créer leur pendant artificiel. En même temps, de telles technologies n'existent pas aujourd'hui.
Eh bien, la chose la plus importante.Alors que toutes les théories de création de colonies sur d'autres planètes sont hypothétiques, pour leur apparence, l'humanité doit encore faire un grand nombre de découvertes. Vous pouvez lire l'histoire de la course pour créer des bases sur la Lune et Mars ici, ici et ici.
D'ACCORD. Mais j'ai vu que les points de Lagrange pouvaient aussi être utilisés pour l'observation extraterrestre de la Terre !
Ils peuvent. Dans la science-fiction, la théorie est très développée selon laquelle les extraterrestres construisent leurs stations spatiales à des points où il n'y a pas de gravité et observent la Terre depuis eux.
D'une part, quelques points de Lagrangeen particulier dans le système Terre-Soleil, il est assez difficile à étudier, car ils sont trop proches du Soleil (et parfois derrière lui). Par conséquent, en théorie, n'importe quelle station peut s'y trouver.
D'autre part, cette théorie ne reste que dans la science-fiction, car, comme nous le savons depuis longtemps, l'existence des extraterrestres n'a encore été prouvée par personne.