Kas yra Lagranžo taškas?
1772 metais matematikas Josue Louisas Lagrange'as apskaičiavo savo studijoje „Problema
Jose Louis Lagrange
Iš viso yra penki Lagrange taškai - L1, L2,L3, L4 ir L5. Mokslininkams įdomiausi taškai, kuriuos reikia tirti, yra taškai L4 ir L5 – vieninteliai stabilūs visų Lagrando taškų regionai. Jei palydovas pataikys į L1 ar L2, po kelių mėnesių orbitos pasikeis, o be gravitacijos sritis taip pat pasislinks, todėl kosminis kūnas turės atlikti įvairius manevrus, kad išliktų šioje srityje.
Taškai L4 ir L5, kurie laikomi labiausiaistabilus, esantis Žemės orbitos plokštumoje 150 mln. km atstumu nuo mūsų planetos (palyginimui, atstumas nuo Žemės iki Mėnulio yra 383,4 tūkst. km, vidutinis atstumas iki Veneros yra nuo 38 iki 250 mln. km, priklausomai nuo planetų išsidėstymo). Šiuo atveju L4 sukasi aplink Saulę 60 ° į priekį nuo Žemės, o L5 - 60 ° už.
Mokslininkai aplink kitas Saulės sistemos planetastaip pat stebimos panašios sritys. 1906 m. astronomas ir astrofotografijos pradininkas Maksimilianas Volfas atrado asteroidą, kuris nuolat gyvena toje pačioje vietoje už pagrindinės asteroidų juostos tarp Marso ir Jupiterio orbitų.
Šis asteroidas pasirodė esąs Jupiterio L4 taškas.Mokslininkai jį pavadino Achilu – nuo jo ir prasidėjo tradicija visus tokius asteroidus vadinti Trojos karo dalyvių vardais. Dabar šio atradimo dėka astrofizikai atrado daugiau nei tūkstantį asteroidų, esančių dviejuose stabiliuose Jupiterio Lagranžo taškuose.
Asteroido Achilo orbita
Kitas dalykas – tokių asteroidų paieškaaplink kitas planetas dar nebuvo taip sėkmingai: prie Saturno jų dar nerasta, o prie Neptūno – tik viena. Tikriausiai tol, kol astrofizikai tiesiog neapskaičiavo teisingos šių sričių vietos tokioms planetoms.
HM. Vis dar nelabai aišku, kaip tai veikia.
Lagranžo taškas yra vieta erdvėje, kuriojedviejų labai masyvių kūnų – Žemės ir Saulės arba Žemės ir Mėnulio – jungtinės gravitacinės jėgos yra lygios išcentrinei jėgai, kurią jaučia daug mažesnis trečiasis kūnas. Šių jėgų sąveika sukuria pusiausvyros tašką, kuriame įprastas erdvėlaivis gali būti „pastatytas“ amžinai stebėjimams atlikti.
Tarkime, kad turime du labai didelius objektuserdvėje – Žemė ir Saulė. Jie turi gravitacinį trauką. Ir yra palydovas – jei paleisime jį per arti Saulės, tai pamažu gravitacija trauks jį link žvaigždės, ir ji arba atsitrenks į ją, arba pateks į Saulės orbitą. Jei į Žemę, tai palydovas arba atsidurs netoli Žemės esančioje orbitoje, arba pateks į mūsų planetos atmosferą ir joje sudegs.
Lagranžo taškai yra vietos erdvėje, kur gravitacijadu objektai (mūsų atveju Saulė ir Žemė) veiksmingai panaikina vienas kitą. Tai leis palydovui likti ten, kur buvo paleistas.
Lagrange taškai
Matematika veikia taip, kad taškai L1, L2 ir L3nėra stabilūs. Kurį laiką mūsų palydovas, kuris atsidūrė šiuose taškuose, bus regionų viduje, tačiau tada gravitacija vis tiek pasikeis ir mūsų kosminis kūnas skris toliau. Tai galima palyginti su marmuro gabalėliu, kurį atsargiai dedame ant apversto dubens. Jis gulės ten, bet vienas smūgis į stalą – ir marmuras nusirita.
L4 ir L5 yra stabilūs.Net jei jūsų kompanionas nepasiekė šių taškų tobulai, gravitacija vis tiek nustums jį į vietą, kad jis liktų ten amžinai. Šį kartą mūsų marmurinis gabalas jau yra dubens apačioje ir greitai juda į dešinę, todėl net jei jis nėra idealiai centre, jis pajudės į tinkamą padėtį.
Gerai. Kaip galima panaudoti Lagranžo taškus?
Kosmoso tyrinėtojai dar 1970 mmetų jie atkreipė dėmesį į Lagranžo taškus. Pavyzdžiui, Žemės ir Saulės sistemos taške L1 galėtų būti įrengta kosminė saulės observatorija. Jis niekada nepateks į Žemės šešėlį, todėl stebėjimus galima atlikti be pertrūkių.
Sistemos „Žemė-Saulė“ taškas L2 gali būtibeveik idealiai tinka joje įrengti kosminį teleskopą. Jame Žemė beveik visada užstoja saulės šviesą ir neatspindi jos iki šios vietos, o tai leistų mokslininkams nuolat tirti kitas žvaigždes.
Sistemos „Žemė-Mėnulis“ taške L1 galima patalpintirelės stotis tyrinėjant Žemės palydovą. Stotis bus nuolat matoma didžiojoje Mėnulio pusrutulio dalyje, nukreiptoje į Žemę. Todėl norint su juo susisiekti, būsimiems Mėnulio kolonistams reikės dešimt kartų mažesnių siųstuvų nei tie, kurie skirti ryšiui su Žeme.
Yra daug projektų, kuriuose astrofizikai planuoja vienaip ar kitaip panaudoti Lagranžo taškus savo tyrimuose.
ISEE-3 yra pirmasis erdvėlaivis, paleistassistemos „Žemė-Saulė“ taškas L1. Jis buvo paleistas dar 1978 m., vykdant misiją, turėjo įrodyti, kad šių libravimo taškų (kitas Lagrange taškų pavadinimas yra High-Tech) egzistavimas apskritai yra realus, taip pat ištirti viršutines ribas. Žemės magnetosfera, prasilenkianti nuo mūsų planetos maždaug 1,5 mln. km atstumu. Po to, po dešimties metų, zondas buvo išsiųstas į Halley ir Giacobini-Zinner kometas. Dabar ISEE-3 jau kelis dešimtmečius sėdi kosmose išjungtas.
Dabar Žemės-Saulės sistemos taške L1Yra keletas misijų, įskaitant saulės vėjo zondą GGS Wind, heliosferos stotį SOHO ir DSCOVR, skirtą vainikinių masių išmetimui analizuoti.
Sistemos „Žemė-Saulė“ taške L2, ilgą laikąbuvo WMAP palydovas, tiriantis kosminę mikrobangų foninę spinduliuotę, kilusią per Didįjį sprogimą (dabar, baigus misiją, ji buvo išsiųsta į laidojimo orbitą), Herschel kosminė observatorija, Planck kosminė observatorija, Gaia kosminis teleskopas. Ateityje čia bus pradėtas vykdyti vienas svarbiausių kosmoso tyrinėjimų projektų – 2024-aisiais James Webby teleskopas, kuris pakeis ikoninį Hablo.
Be to, visi šie objektai, žinoma, yrane viename taške, o halo orbitose aplink Lagranžo regionus. Jų yra gana daug – nepaisant to, kad zondai turi turėti stabilizavimo įrangą, leidžiančią ant jų išbūti ilgą laiką.
Kodėl tada jie nesiruošia kurti kolonijų šiuose taškuose?
Jie ruošiasi.Yra keletas projektų, skirtų kurti kolonijas Lagranžo taškuose, netgi yra visuomeninių asociacijų, populiarinančių šią idėją – L5 draugija, Lagrandžijos Respublika ir Nacionalinė kosmoso draugija. Žymiausiu žmonijos kolonijos-gyvenvietės Lagrando taškuose kūrimo šalininku laikomas astrofizikas Gerardas O’Neillas, pristatęs „III salos“ – kosminės stoties, esančios viename stabiliame taške, koncepciją.
III sala
Tačiau šios teorijos yra rimtostechniniai sunkumai: neigiamas saulės vėjo ir kitų kosminių spindulių poveikis žmogaus organizmui. Be to, visi Lagrange taškai yra veikiami vis dar menkai ištirto plazmos poveikio Žemės magnetosferos pusiaujo plokštumoje. Šiuo atžvilgiu visos gyvenvietės, kurios bus šiuose taškuose, turi būti apsaugotos nuo kosminės spinduliuotės.
Be to, dėl gravitacijos trūkumonuolatinės erdvės gyvenvietės Lagrando taškuose turėtų būti aprūpintos technologijomis, leidžiančiomis sukurti dirbtinį atitikmenį. Tuo pačiu metu tokių technologijų šiandien nėra.
Na, svarbiausia.Nors visos teorijos apie kolonijų kūrimą kitose planetose yra hipotetinės, dėl jų atsiradimo žmonija vis dar turi padaryti daugybę atradimų. Lenktynių, skirtų Mėnulyje ir Marse, istoriją galite perskaityti čia, čia ir čia.
GERAI. Bet aš mačiau, kad Lagrange taškai taip pat gali būti naudojami ateiviams stebėti Žemę!
Jie gali. Mokslinėje fantastikoje labai išplėtota teorija, kad ateiviai savo kosmines stotis stato taškuose, kur nėra gravitacijos, ir iš jų stebi Žemę.
Viena vertus, kai kurie Lagrange taškaiypač Žemės-Saulės sistemoje, tai gana sunku tirti, nes jie yra per arti Saulės (o kartais ir už jos). Todėl teoriškai ten gali būti bet kokia stotis.
Kita vertus, ši teorija lieka tik mokslinėje fantastikoje, nes, kaip jau seniai žinome, ateivių egzistavimo dar niekas neįrodė.