Što je Lagrangeova točka?
Godine 1772. matematičar Josue Louis Lagrange izračunao je u svojoj studiji „Problem
Jose Louis Lagrange
Ukupno ima pet Lagrangeovih točaka - L1, L2,L3, L4 i L5. Za znanstvenike, najzanimljivije točke za proučavanje su točke L4 i L5 - jedine stabilne regije svih Lagrangeovih točaka. Ako satelit pogodi L1 ili L2, nakon nekoliko mjeseci orbite će se promijeniti, a područje bez gravitacije također će se pomaknuti, pa će svemirsko tijelo morati izvoditi razne manevre da ostane u tom području.
Točke L4 i L5, koje se smatraju najvišestabilan, smješten u ravnini Zemljine orbite na udaljenosti od 150 milijuna km od našeg planeta (za usporedbu, udaljenost od Zemlje do Mjeseca je 383,4 tisuće km, prosječna udaljenost do Venere je od 38 do 250 milijuna km, ovisno o položaju planeta). U ovom slučaju, L4 rotira oko Sunca 60 ° ispred Zemlje, a L5 - 60 ° iza.
Znanstvenici oko drugih planeta Sunčevog sustavatakođer se uočavaju slična područja. Godine 1906. astronom i pionir astrofotografije Maximilian Wolf otkrio je asteroid koji stalno boravi na istoj lokaciji iza glavnog asteroidnog pojasa između orbita Marsa i Jupitera.
Pokazalo se da je ovaj asteroid Jupiterova L4 točka.Znanstvenici su ga nazvali Ahilej - od njega je započela tradicija imenovanja svih takvih asteroida po imenima sudionika Trojanskog rata. Sada, zahvaljujući ovom otkriću, astrofizičari su otkrili više od tisuću asteroida smještenih na dvije stabilne Lagrangeove točke Jupitera.
Orbita asteroida Ahil
Druga stvar je potraga za takvim asteroidimaoko drugih planeta još nisu bili tako uspješni: još nisu pronađeni u blizini Saturna, a samo jedan u blizini Neptuna. Vjerojatno, sve dok astrofizičari jednostavno nisu izračunali točan položaj ovih područja za takve planete.
HM. Još uvijek nije jasno kako to funkcionira.
Lagrangeova točka je mjesto u prostoru gdjekombinirane gravitacijske sile dvaju vrlo masivnih tijela — Zemlje i Sunca ili Zemlje i Mjeseca — jednake su centrifugalnoj sili koju osjeća mnogo manje treće tijelo. Interakcija tih sila stvara točku ravnoteže u kojoj se konvencionalna letjelica može zauvijek "parkirati" za obavljanje promatranja.
Pretpostavimo da imamo dva vrlo velika objektau svemiru – Zemlja i Sunce. Imaju gravitaciju. A postoji i satelit - ako ga lansiramo preblizu Suncu, onda će ga gravitacija postupno povući prema zvijezdi, i on će se ili zabiti u njega ili će ući u solarnu orbitu. Ako na Zemlju, onda će satelit ili završiti u orbiti blizu Zemlje, ili će ući u atmosferu našeg planeta i izgorjeti u njoj.
Lagrangeove točke su mjesta u prostoru gdje gravitacijadva objekta (u našem slučaju Sunce i Zemlja) se međusobno učinkovito poništavaju. To će omogućiti satelitu da ostane točno tamo gdje je lansiran.
Lagrangeove točke
Matematika radi na način da točke L1, L2 i L3nisu stabilne. Neko vrijeme će naš satelit, koji je završio na tim točkama, biti unutar regija, ali tada će se gravitacija ipak promijeniti i naše kozmičko tijelo će letjeti dalje. To se može usporediti s komadom mramora koji pažljivo stavljamo na vrh obrnute zdjele. On će ležati tamo, ali jedan udarac po stolu - i mramor će se skotrljati.
L4 i L5 su stabilni.Čak i ako vaš suputnik nije savršeno došao do ovih točaka, gravitacija će ga ionako nekako gurnuti u položaj tako da ondje ostaje zauvijek. Ovaj put, naš mramorni komad već je na dnu posude i brzo se pomiče udesno, pa čak i ako nije savršeno centriran, pomaknut će se u ispravan položaj.
U redu. Kako se Lagrangeove točke mogu koristiti?
Istraživači svemira još 1970-ihgodine obratili su pažnju na Lagrangeove točke. Na primjer, svemirski solarni opservatorij mogao bi se postaviti u točku L1 sustava Zemlja-Sunce. Nikada neće pasti u sjenu Zemlje, stoga se promatranja mogu provoditi bez prekida.
Točka L2 sustava "Zemlja-Sunce" može bitigotovo idealan za ugradnju svemirskog teleskopa u njega. U njemu Zemlja gotovo uvijek zaklanja sunčevu svjetlost i ne reflektira je na ovo mjesto, što bi omogućilo znanstvenicima da neprestano proučavaju druge zvijezde.
U točku L1 sustava "Zemlja-Mjesec" može se postavitirelejna stanica tijekom istraživanja Zemljinog satelita. Stanica će biti stalno u vidokrugu veći dio mjesečeve hemisfere okrenute prema Zemlji. Stoga će za komunikaciju s njim budućim kolonistima Mjeseca trebati deset puta manje moćni odašiljači od onih za komunikaciju sa Zemljom.
Postoje mnogi projekti u kojima astrofizičari planiraju koristiti Lagrangeove točke na ovaj ili onaj način u svojim istraživanjima.
ISEE-3 je prva svemirska letjelica lansirana utočka L1 sustava "Zemlja-Sunce". Pokrenut je davne 1978. godine, kao dio misije, trebao je dokazati da je postojanje ovih libracijskih točaka (drugi naziv za Lagrangeove točke je High-Tech) općenito stvarno, a također i istražiti gornje granice Zemljina magnetosfera, koja prolazi samo na udaljenosti od oko 1,5 milijuna km od našeg planeta. Nakon toga, deset godina kasnije, sonda je poslana na komete Halley i Giacobini-Zinner. Sada ISEE-3 već nekoliko desetljeća sjedi u svemiru u isključenom stanju.
Sada u točki L1 sustava Zemlja-SuncePostoji nekoliko misija, uključujući sondu za solarni vjetar GGS Wind, stanicu za heliosferu SOHO i DSCOVR za analizu izbacivanja koronalne mase.
U točki L2 sustava "Zemlja-Sunce", dugo vremenapostojao je WMAP satelit za proučavanje kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja koje je nastalo tijekom Velikog praska (sada, nakon završetka misije, poslano je u orbitu pokopa), svemirski opservatorij Herschel, svemirski opservatorij Planck, Gaia svemirski teleskop. U budućnosti će ovdje biti pokrenut jedan od najvažnijih projekata u istraživanju svemira - teleskop James Webby 2024. godine, koji će zamijeniti kultni Hubble.
Štoviše, svi ti objekti, naravno, jesune u jednoj točki, već na orbitama oko Lagrangeovih područja. Ima ih poprilično – unatoč činjenici da sonde moraju imati stabilizirajuću opremu koja im omogućuje dugotrajno zadržavanje na njima.
Zašto onda ne namjeravaju graditi kolonije na ovim točkama?
Spremaju se.Postoji nekoliko projekata stvaranja kolonija na Lagrangeovim točkama, a postoje čak i javne udruge koje populariziraju ovu ideju - L5 Society, Republic of Lagrangia i National Space Society. Najpoznatijim zagovornikom stvaranja kolonije-naseobine čovječanstva na Lagrangeovim točkama smatra se astrofizičar Gerard O’Neill, koji je predstavio koncept “Otoka III” – svemirske postaje smještene na jednoj stabilnoj točki.
Otok III
Međutim, ove teorije imaju neke ozbiljnetehničke poteškoće: negativan utjecaj sunčevog vjetra i drugih kozmičkih zraka na ljudski organizam. Osim toga, sve Lagrangeove točke podložne su još uvijek slabo proučenim učincima plazme u ekvatorijalnoj ravnini Zemljine magnetosfere. S tim u vezi, sva naselja koja će se nalaziti na ovim točkama moraju biti zaštićena od kozmičkog zračenja.
Osim toga, zbog nedostatka gravitacijestalna svemirska naselja na Lagrangeovim točkama trebala bi biti opremljena tehnologijama za stvaranje svog umjetnog parnjaka. Istovremeno, takve tehnologije danas ne postoje.
Pa ono najvažnije.Dok su sve teorije o stvaranju kolonija na drugim planetima hipotetske, za njihovu pojavu čovječanstvo još treba napraviti ogroman broj otkrića. Povijest utrke za stvaranje baza na Mjesecu i Marsu možete pročitati ovdje, ovdje i ovdje.
U REDU. Ali vidio sam da se Lagrangeove točke mogu koristiti i za izvanzemaljsko promatranje Zemlje!
Oni mogu. U znanstvenoj fantastici vrlo je razvijena teorija da vanzemaljci grade svoje svemirske stanice na točkama gdje nema gravitacije, te s njih promatraju Zemlju.
S jedne strane, neke Lagrangeove točkeposebno u sustavu Zemlja-Sunce, prilično je teško proučavati, budući da su preblizu Suncu (a ponekad i iza njega). Stoga, teoretski, bilo koja stanica može biti smještena tamo.
S druge strane, ova teorija je ostala samo u znanstvenoj fantastici, jer, kao što je odavno poznato, postojanje vanzemaljaca još nitko nije dokazao.