Che cos'è un punto Lagrange?
Nel 1772, il matematico Josue Louis Lagrange calcolò nel suo studio "Il problema
José Louis Lagrange
Ci sono cinque punti Lagrange in totale: L1, L2,L3, L4 e L5. Per gli scienziati, i punti più interessanti da studiare sono i punti L4 e L5, le uniche regioni stabili di tutti i punti di Lagrange. Se il satellite colpisce L1 o L2, dopo qualche mese le orbite cambieranno e si sposterà anche l'area di assenza di gravità, quindi il corpo spaziale dovrà compiere varie manovre per rimanere in quest'area.
I punti L4 e L5, che sono i più consideratistabile, situato sul piano dell'orbita terrestre a una distanza di 150 milioni di km dal nostro pianeta (per confronto, la distanza dalla Terra alla Luna è di 383,4 mila km, la distanza media da Venere va da 38 a 250 milioni di km, a seconda della posizione dei pianeti). In questo caso, L4 ruota attorno al Sole 60° davanti alla Terra e L5 - 60° dietro.
Scienziati in giro per altri pianeti del sistema solaresi osservano anche aree simili. Nel 1906, l'astronomo e pioniere dell'astrofotografia Maximilian Wolf scoprì un asteroide che si trovava costantemente nello stesso posto oltre la fascia principale degli asteroidi tra le orbite di Marte e Giove.
Questo asteroide si è rivelato essere il punto L4 di Giove.Gli scienziati lo chiamarono Achille: fu da lui che iniziò la tradizione di nominare tutti questi asteroidi con i nomi dei partecipanti alla guerra di Troia. Ora, grazie a questa scoperta, gli astrofisici hanno scoperto più di mille asteroidi situati in due punti stabili di Lagrange di Giove.
Orbita dell'asteroide Achille
Un'altra cosa è che la ricerca di tali asteroidiintorno ad altri pianeti non hanno ancora avuto tanto successo: non sono stati ancora trovati vicino a Saturno, e solo uno vicino a Nettuno. Probabilmente, fino a quando gli astrofisici semplicemente non hanno calcolato la posizione corretta di queste aree per tali pianeti.
HM. Non è ancora molto chiaro come funzioni.
Un punto di Lagrange è un luogo nello spazio in cuile forze gravitazionali combinate di due corpi molto massicci - la Terra e il Sole o la Terra e la Luna - sono uguali alla forza centrifuga avvertita da un terzo corpo molto più piccolo. L'interazione di queste forze crea un punto di equilibrio in cui un veicolo spaziale convenzionale può essere “parcheggiato” per sempre per effettuare osservazioni.
Supponiamo di avere due oggetti molto grandinello spazio: la Terra e il Sole. Hanno un'attrazione gravitazionale. E c'è un satellite: se lo lanciamo troppo vicino al Sole, gradualmente la gravità lo attirerà verso la stella e si schianterà contro di essa o entrerà nell'orbita solare. Se sulla Terra, il satellite finirà in orbita vicino alla Terra o entrerà nell'atmosfera del nostro pianeta e brucerà al suo interno.
I punti di Lagrange sono luoghi nello spazio dove la gravitàdue oggetti (nel nostro caso il Sole e la Terra) si annullano a vicenda. Ciò consentirà al satellite di rimanere esattamente dove è stato lanciato.
Punti Lagrange
La matematica funziona in modo tale che i punti L1, L2 e L3non sono stabili. Per qualche tempo il nostro satellite, finito in questi punti, sarà all'interno delle regioni, ma poi la gravità cambierà ancora e il nostro corpo cosmico volerà più lontano. Questo può essere paragonato a un pezzo di marmo che posizioniamo con cura sopra una ciotola capovolta. Giacerà lì, ma un colpo sul tavolo - e il marmo rotolerà.
L4 e L5 sono stabili. Даже если ваш спутник не идеально добрался до этих точек, гравитация в любом случае как бы подтолкнет его в такое положение, чтобы он оставался там навсегда. На этот раз наш мраморный кусочек уже находится на дне чаши, быстро движущейся вправо, поэтому, даже если он не идеально отцентрирован, то переместится в правильное положение.
Bene. Come possono essere utilizzati i punti Lagrange?
Ricercatori spaziali negli anni '70anni, hanno prestato attenzione ai punti di Lagrange. Ad esempio, un osservatorio solare spaziale potrebbe essere posizionato nel punto L1 del sistema Terra-Sole. Non cadrà mai nell'ombra della Terra, quindi le osservazioni potranno essere effettuate senza interruzione.
Il punto L2 del sistema "Terra-Sole" può esserequasi ideale per l'installazione di un telescopio spaziale al suo interno. In esso, la Terra oscura quasi sempre la luce solare e non la riflette in questo luogo, il che consentirebbe agli scienziati di studiare costantemente altre stelle.
Al punto L1 del sistema "Terra-Luna" si può piazzarestazione di ritrasmissione durante l'esplorazione del satellite terrestre. La stazione sarà costantemente in linea di vista per la maggior parte dell'emisfero lunare rivolto verso la Terra. Pertanto, per comunicare con essa, i futuri coloni della Luna avranno bisogno di trasmettitori dieci volte meno potenti di quelli per la comunicazione con la Terra.
Ci sono molti progetti in cui gli astrofisici intendono utilizzare i punti di Lagrange in un modo o nell'altro nella loro ricerca.
ISEE-3 è il primo veicolo spaziale lanciato inpunto L1 del sistema “Terra-Sole”. È stato lanciato nel 1978, come parte della missione, doveva dimostrare che l'esistenza di questi punti di librazione (un altro nome per i punti Lagrange è High-Tech) è generalmente reale, e anche per esplorare i limiti superiori del La magnetosfera terrestre, che passa a una distanza di circa 1,5 milioni di km dal nostro pianeta. Dopo di che, dieci anni dopo, la sonda fu inviata alle comete Halley e Giacobini-Zinner. Ora ISEE-3 è rimasto nello spazio per diversi decenni nello stato off.
Nel punto L1 del sistema Terra-Sole oraEsistono diverse missioni, tra cui la sonda del vento solare GGS Wind, la stazione dell'eliosfera SOHO e DSCOVR per analizzare le espulsioni di massa coronale.
Al punto L2 del sistema “Terra-Sole”, da molto tempoc'era un satellite WMAP per studiare la radiazione cosmica di fondo a microonde sorta durante il Big Bang (ora, dopo il completamento della missione, è stato inviato nell'orbita di sepoltura), l'osservatorio spaziale Herschel, l'osservatorio spaziale Planck, il Gaia telescopio spaziale. In futuro, qui verrà lanciato uno dei progetti più importanti nell'esplorazione spaziale: il James Webby Telescope nel 2024, che sostituirà l'iconico Hubble.
Inoltre, tutti questi oggetti, ovviamente, lo sononon in un punto, ma su orbite di alone attorno alle regioni di Lagrange. Ce ne sono molti, nonostante il fatto che le sonde debbano avere un'attrezzatura stabilizzatrice che consenta loro di rimanere su di esse per molto tempo.
Perché, allora, non costruiranno colonie su questi punti?
Si stanno preparando.Esistono diversi progetti per creare colonie nei punti lagrangiani e ci sono anche associazioni pubbliche che diffondono questa idea: L5 Society, Republic of Lagrangia e National Space Society. Il più famoso sostenitore della creazione di una colonia-insediamento dell'umanità nei punti di Lagrange è considerato l'astrofisico Gerard O'Neill, che ha presentato il concetto di "Isola III" - una stazione spaziale situata in un punto stabile.
Isola III
Tuttavia, queste teorie hanno alcune gravidifficoltà tecniche: l'impatto negativo del vento solare e di altri raggi cosmici sul corpo umano. Inoltre, tutti i punti di Lagrange sono soggetti all'influenza ancora poco studiata del plasma nel piano equatoriale della magnetosfera terrestre. A questo proposito, tutti gli insediamenti che verranno localizzati in questi punti dovranno essere protetti dalle radiazioni cosmiche.
Inoltre, per mancanza di gravitàgli insediamenti spaziali permanenti nei punti di Lagrange dovrebbero essere dotati di tecnologie per creare la loro controparte artificiale. Allo stesso tempo, tali tecnologie non esistono oggi.
Bene, la cosa più importante.Sebbene tutte le teorie per la creazione di colonie su altri pianeti siano ipotetiche, per il loro aspetto l'umanità ha ancora bisogno di fare un numero enorme di scoperte. Puoi leggere la storia della razza per creare basi sulla Luna e su Marte qui, qui e qui.
OK. Ma ho visto che i punti di Lagrange possono essere usati anche per l'osservazione aliena della Terra!
Loro possono. Nella fantascienza, la teoria è molto sviluppata secondo cui gli alieni costruiscono le loro stazioni spaziali in punti dove non c'è gravità e osservano la Terra da loro.
Da un lato, alcuni punti di Lagrangesoprattutto nel sistema Terra-Sole, è abbastanza difficile da studiare, poiché sono troppo vicini al Sole (e talvolta dietro di esso). Pertanto, in teoria, qualsiasi stazione può trovarsi lì.
D'altra parte, questa teoria rimane solo nella fantascienza, perché, come sappiamo da tempo, l'esistenza degli alieni non è stata ancora provata da nessuno.