Mi az a Lagrange-pont?
1772-ben Josue Louis Lagrange matematikus „A probléma” című tanulmányában kiszámította
Jose Louis Lagrange
Összesen öt Lagrange-pont van - L1, L2,L3, L4 és L5. A tudósok számára a legérdekesebb vizsgálandó pontok az L4 és L5 pontok – az összes Lagrange-pont egyetlen stabil régiója. Ha a műhold eléri az L1-et vagy az L2-t, néhány hónap múlva a pályák megváltoznak, és a gravitáció nélküli terület is eltolódik, így az űrtestnek különféle manővereket kell végrehajtania, hogy ezen a területen maradhasson.
A leginkább figyelembe vett L4 és L5 pontokstabil, a Föld keringési síkján található, 150 millió km távolságra bolygónktól (összehasonlításképpen: a Föld és a Hold távolsága 383,4 ezer km, a Vénusz átlagos távolsága 38-250 millió km, a bolygók elhelyezkedésétől függően). Ebben az esetben az L4 a Nap körül forog 60 ° -kal a Föld előtt, és az L5 - 60 ° -kal mögötte.
Tudósok a Naprendszer más bolygói körülhasonló területek is megfigyelhetők. 1906-ban Maximilian Wolf csillagász és asztrofotográfia úttörője felfedezett egy aszteroidát, amely állandóan ugyanazon a helyen volt a fő aszteroidaövön túl a Mars és a Jupiter pályája között.
Ez az aszteroida a Jupiter L4-es pontja.A tudósok Achillesnek nevezték el – tőle kezdődött az a hagyomány, hogy minden ilyen aszteroidát a trójai háború résztvevőinek nevével neveztek el. Most ennek a felfedezésnek köszönhetően az asztrofizikusok több mint ezer aszteroidát fedeztek fel a Jupiter két stabil Lagrange-pontján.
Az Achilles kisbolygó pályája
A másik dolog az, hogy az ilyen aszteroidák keresésemás bolygók körül még nem jártak ilyen sikerrel: a Szaturnusz közelében még nem találtak, a Neptunusz közelében pedig csak egyet. Valószínűleg egészen addig, amíg az asztrofizikusok egyszerűen nem számították ki ezeknek a területeknek a helyes helyét az ilyen bolygók számára.
HM. Még mindig nem egészen világos, hogyan működik.
A Lagrange-pont egy olyan hely a térben, aholkét nagyon nagy tömegű test – a Föld és a Nap vagy a Föld és a Hold – együttes gravitációs ereje megegyezik egy sokkal kisebb harmadik test által érzett centrifugális erővel. Ezeknek az erőknek a kölcsönhatása egyensúlyi pontot hoz létre, ahol a hagyományos űrjárművek örökre „parkolhatnak” megfigyelések elvégzésére.
Tegyük fel, hogy két nagyon nagy objektumunk vanaz űrben - a Föld és a Nap. Van bennük gravitációs vonzerő. És van egy műhold - ha túl közel indítjuk a Naphoz, akkor a gravitáció fokozatosan a csillag felé húzza, és vagy beleütközik, vagy bekerül a nappályára. Ha a Földre, akkor a műhold vagy a Föld-közeli pályára kerül, vagy belép bolygónk légkörébe, és kiég benne.
A Lagrange pontok olyan helyek a térben, ahol a gravitációkét objektum (esetünkben a Nap és a Föld) gyakorlatilag kioltja egymást. Ez lehetővé teszi, hogy a műhold pontosan ott maradjon, ahol felbocsátották.
Lagrange pontok
A matematika úgy működik, hogy az L1, L2 és L3 pontokatnem stabilak. Egy ideig ezeken a pontokon kötött műholdunk a régiók belsejében lesz, de akkor a gravitáció továbbra is megváltozik, és kozmikus testünk tovább repül. Ez egy márványdarabhoz hasonlítható, amelyet óvatosan egy fordított tál tetejére teszünk. Ott fog feküdni, de egy ütés az asztalon – és a márvány legördül.
Az L4 és L5 stabil.Még ha a társad nem is jutott el tökéletesen ezekre a pontokra, a gravitáció úgyis a helyére tolja, így örökre ott marad. Ezúttal a márványdarabunk már a tál alján van, és gyorsan jobbra mozog, így ha nincs is tökéletesen középre igazítva, akkor is a megfelelő pozícióba kerül.
Oké. Hogyan használhatók a Lagrange-pontok?
Űrkutatók még az 1970-es évekbenévekben figyeltek a Lagrange-pontokra. Például a Föld-Nap rendszer L1 pontjában el lehetne helyezni egy űrnapi obszervatóriumot. Soha nem esik a Föld árnyékába, ezért a megfigyelések megszakítás nélkül végezhetők.
A "Föld-Nap" rendszer L2 pontja lehetszinte ideális űrtávcső felszerelésére. Ebben a Föld szinte mindig eltakarja a napfényt, és nem tükrözi vissza erre a helyre, ami lehetővé tenné a tudósok számára, hogy folyamatosan tanulmányozzák a többi csillagot.
A "Föld-Hold" rendszer L1 pontjában elhelyezhetőközvetítőállomás a Föld műholdjának kutatása során. Az állomás folyamatosan a látómezőben lesz a Hold Föld felé néző féltekéjének nagy részén. Ezért a vele való kommunikációhoz a Hold leendő telepeseinek tízszer kisebb teljesítményű adókra lesz szükségük, mint a Földdel való kommunikációhoz.
Sok olyan projekt van, amelyben az asztrofizikusok a Lagrange-pontokat ilyen vagy olyan módon tervezik felhasználni kutatásaik során.
Az ISEE-3 az első űrszonda, amelyet felbocsátottaka "Föld-Nap" rendszer L1 pontja. Még 1978-ban indították útjára, a küldetés részeként azt kellett volna bebizonyítani, hogy ezeknek a librációs pontoknak (a Lagrange-pontok másik neve High-Tech) létezése általánosságban valós, és feltárni a felső határokat is. A Föld magnetoszférája, amely körülbelül 1,5 millió km-re halad el bolygónktól. Ezt követően, tíz évvel később, a szondát a Halley és a Giacobini-Zinner üstökösökhöz küldték. Most az ISEE-3 több évtizede ül az űrben kikapcsolt állapotban.
Most a Föld-Nap rendszer L1 pontjábanSzámos küldetés létezik, köztük a GGS Wind napszél-szonda, a SOHO helioszféra-állomás és a DSCOVR a koronatömeg kilökődésének elemzésére.
A "Föld-Nap" rendszer L2 pontjában, hosszú ideigvolt WMAP műhold az ősrobbanás során keletkezett kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás tanulmányozására (most, a küldetés befejezése után a temetési pályára került), a Herschel űrobszervatórium, a Planck űrobszervatórium, a Gaia űrtávcső. A jövőben itt indul el az űrkutatás egyik legfontosabb projektje – 2024-ben a James Webby teleszkóp, amely az ikonikus Hubble-t váltja majd fel.
Ráadásul mindezek a tárgyak természetesen azoknem egy ponton, hanem a Lagrange régiók körüli halopályákon. Elég sok van belőlük - annak ellenére, hogy a szondáknak stabilizáló berendezéssel kell rendelkezniük, amely lehetővé teszi, hogy hosszú ideig rajtuk maradjanak.
Akkor miért nem építenek kolóniákat ezeken a pontokon?
Készülnek.Számos projekt létezik kolóniák létrehozására a Lagrange-i pontokon, és vannak még nyilvános egyesületek is, amelyek népszerűsítik ezt az ötletet - L5 Society, Republic of Lagrangia és National Space Society. A Lagrange-pontokon az emberiség kolónia-településének létrehozásának leghíresebb támogatója Gerard O’Neill asztrofizikus, aki bemutatta a „III. sziget” koncepcióját – egy stabil ponton elhelyezkedő űrállomást.
Sziget III
Ezeknek az elméleteknek azonban van néhány komolyságatechnikai nehézségek: a napszél és más kozmikus sugarak negatív hatása az emberi szervezetre. Ezenkívül az összes Lagrange-pont ki van téve a plazma még mindig kevéssé vizsgált hatásának a Föld magnetoszférájának egyenlítői síkjában. E tekintetben minden települést, amely ezeken a pontokon fog elhelyezkedni, védeni kell a kozmikus sugárzástól.
Ráadásul a gravitáció hiánya miatta Lagrange-pontokon lévő állandó űrtelepüléseket olyan technológiákkal kell felszerelni, amelyek mesterséges párjukat létrehozzák. Ugyanakkor ma már nem léteznek ilyen technológiák.
Nos, a legfontosabb.Bár minden elmélet a kolóniák más bolygókon történő létrehozásáról hipotetikus, megjelenésükhöz az emberiségnek még rengeteg felfedezést kell tennie. A Holdon és Marson bázisokat létrehozó verseny történetét itt, itt és itt olvashatja.
RENDBEN. De láttam, hogy a Lagrange-pontokat a Föld idegenek megfigyelésére is fel lehet használni!
Ők tudnak. A sci-fiben nagyon fejlett az az elmélet, hogy az idegenek olyan pontokon építik fel űrállomásaikat, ahol nincs gravitáció, és onnan figyelik a Földet.
Egyrészt néhány Lagrange-pontkülönösen a Föld-Nap rendszerben elég nehéz tanulmányozni, mivel túl közel vannak a Naphoz (és néha mögötte). Ezért elméletileg bármilyen állomás elhelyezhető ott.
Másrészt ez az elmélet csak a sci-fiben marad meg, mert ahogy te és én már régóta tudjuk, az idegenek létezését még senki sem bizonyította.