Kas ir Lagranža punkts?
1772. gadā matemātiķis Hosē Luiss Lagranžs savā pētījumā "Problēma
Hosē Luiss Lagranžs
Kopumā ir pieci Lagranža punkti - L1, L2,L3, L4 un L5. Zinātniekiem visinteresantākie punkti, ko pētīt, ir punkti L4 un L5 - vienīgie stabilie reģioni no visiem Lagranža punktiem. Ja satelīts trāpīs L1 vai L2, pēc dažiem mēnešiem mainīsies orbītas un nobīdīsies arī bezgravitācijas zona, tāpēc kosmosa ķermenim būs jāveic dažādi manevri, lai paliktu šajā zonā.
Punkti L4 un L5, kas tiek uzskatīti par visvairākstabils, atrodas Zemes orbītas plaknē 150 miljonu km attālumā no mūsu planētas (salīdzinājumam attālums no Zemes līdz Mēnesim ir 383,4 tūkstoši km, vidējais attālums līdz Venērai ir no 38 līdz 250 miljoniem km, atkarībā no planētu atrašanās vietas). Šajā gadījumā L4 griežas ap Sauli 60 ° uz priekšu no Zemes un L5 - 60 ° aiz muguras.
Arī ap citām Saules sistēmas planētām zinātnieki novēro līdzīgus reģionus.1906. gadā astronoms un astrofotogrāfijas pionieris Maksimilians Volfs atklāja asteroīdu, kas pastāvīgi atrodas tajā pašā vietā aiz galvenās asteroīdu joslas starp Marsa un Jupitera orbītām.
Šis asteroīds izrādījās Jupitera L4 punkts.Zinātnieki to nosauca par Ahilleju – tieši no viņa aizsākās tradīcija visus šādus asteroīdus nosaukt Trojas kara dalībnieku vārdos. Tagad, pateicoties šim atklājumam, astrofiziķi ir atklājuši vairāk nekā tūkstoti asteroīdu, kas atrodas divos stabilos Jupitera Lagranža punktos.
Asteroīda Ahileja orbīta
Cita lieta, ka šādu asteroīdu meklēšanaap citām planētām vēl nav bijuši tik veiksmīgi: tie vēl nav atrasti pie Saturna, un tikai viena pie Neptūna. Iespējams, līdz astrofiziķi vienkārši nebija aprēķinājuši pareizo šo apgabalu atrašanās vietu šādām planētām.
HM. Joprojām nav īsti skaidrs, kā tas darbojas.
Lagranža punkts ir vieta kosmosā, kur divu ļoti masīvu ķermeņu — Zemes un Saules jeb Zemes un Mēness — apvienotie gravitācijas spēki ir vienādi ar centrbēdzes spēku, ko izjūt daudz mazāks trešais ķermenis.Šo spēku mijiedarbība rada līdzsvara punktu, kurā parasto kosmosa kuģi var "novietot" uz visiem laikiem, lai veiktu novērojumus.
Pieņemsim, ka mums ir divi ļoti lieli objektikosmosā - Zeme un Saule. Viņiem ir gravitācijas spēks. Un ir satelīts - ja mēs to palaižam pārāk tuvu Saulei, tad pamazām gravitācija to vilks pretī zvaigznei, un tas vai nu tajā ietrieksies, vai nonāks Saules orbītā. Ja uz Zemi, tad satelīts vai nu nonāks tuvu Zemei orbītā, vai arī ieies mūsu planētas atmosfērā un tajā sadegs.
Lagranža punkti ir vietas kosmosā, kur gravitācijadivi objekti (mūsu gadījumā Saule un Zeme) efektīvi atceļ viens otru. Tas ļaus satelītam palikt tieši tur, kur tas tika palaists.
Lagranža punkti
Matemātika darbojas tā, lai punkti L1, L2 un L3nav stabilas. Kādu laiku mūsu satelīts, kas nokļuva šajos punktos, atradīsies reģionos, bet tad gravitācija joprojām mainīsies un mūsu kosmiskais ķermenis lidos tālāk. To var salīdzināt ar marmora gabalu, ko mēs rūpīgi novietojam uz apgrieztas bļodas. Viņš tur gulēs, bet viens sitiens pa galdu - un marmors noripos lejā.
L4 un L5 ir stabili.Pat ja jūsu kompanjons nesasniedza šos punktus perfekti, gravitācija jebkurā gadījumā to nospiedīs vietā, lai tas tur paliktu uz visiem laikiem. Šoreiz mūsu marmora gabals jau atrodas bļodas apakšā un ātri virzās pa labi, tāpēc pat tad, ja tas nav ideāli centrēts, tas pārvietosies pareizajā pozīcijā.
Labi. Kā var izmantot Lagranža punktus?
1970. gados kosmosa pētnieki pievērsa uzmanību Lagranža punktiem.Piemēram, kosmosā bāzētu Saules observatoriju varētu izvietot Zemes-Saules sistēmas L1.Tas nekad neiekritīs Zemes ēnā, tāpēc novērojumus var veikt bez pārtraukuma.
Sistēmas "Zeme-Saule" punkts L2 var būtgandrīz ideāli piemērots kosmosa teleskopa uzstādīšanai tajā. Tajā Zeme gandrīz vienmēr aizsedz saules gaismu un neatstaro to uz šo vietu, kas ļautu zinātniekiem pastāvīgi pētīt citas zvaigznes.
Sistēmas "Zeme-Mēness" punktā L1 var novietotreleja stacija Zemes pavadoņa izpētes laikā. Stacija būs pastāvīgi redzama lielākajā daļā Mēness puslodes, kas vērsta pret Zemi. Tāpēc, lai ar to sazinātos, topošajiem Mēness kolonistiem būs nepieciešami desmit reižu jaudīgāki raidītāji nekā saziņai ar Zemi.
Ir daudz projektu, kuros astrofiziķi plāno tā vai citādi savos pētījumos izmantot Lagranža punktus.
ISEE-3 ir pirmais kosmosa kuģis, kas palaistssistēmas "Zeme-Saule" punkts L1. Tas tika palaists tālajā 1978. gadā, kā daļa no misijas, lai pierādītu, ka šo librācijas punktu esamība (cits Lagranža punktu nosaukums ir High-Tech) kopumā ir reāla, kā arī izpētīt šīs sistēmas augšējās robežas. Zemes magnetosfēra, kas iet tikai aptuveni 1,5 miljonu km attālumā no mūsu planētas. Pēc tam desmit gadus vēlāk zonde tika nosūtīta uz Halley un Giacobini-Cinner komētām. Tagad ISEE-3 ir sēdējis kosmosā izslēgtā stāvoklī vairākus gadu desmitus.
Zemes-Saules sistēmas L1 punktā pašlaik atrodas vairākas misijas, tostarp GGS Wind zonde, SOHO heliosfēras stacija un DSCOVR koronālās masas izmešanas analīzei.
Sistēmas "Zeme-Saule" punktā L2, ilgu laikubija WMAP satelīts, lai pētītu kosmisko mikroviļņu fona starojumu, kas radās Lielā sprādziena laikā (tagad, pēc misijas pabeigšanas, tas ir nosūtīts uz apbedīšanas orbītu), Heršela kosmosa observatorija, Planka kosmosa observatorija, Gaia kosmiskais teleskops. Nākotnē šeit tiks uzsākts viens no svarīgākajiem projektiem kosmosa izpētē - Džeimsa Vebija teleskops 2024. gadā, kas aizstās ikonisko Habla.
Turklāt visi šie objekti, protams, irnevis vienā punktā, bet gan halo orbītās ap Lagranžas reģioniem. To ir diezgan daudz – neskatoties uz to, ka zondēm jābūt ar stabilizācijas iekārtām, kas ļauj uz tām noturēties ilgu laiku.
Kāpēc tad viņi netaisās veidot kolonijas šajos punktos?
Ir vairāki projekti, lai izveidotu kolonijas Lagranža punktos, un ir pat sabiedriskās asociācijas, kas popularizēšī ideja ir L5 biedrība, Lagranža Republika un Nacionālā kosmosa biedrība.Slavenākais cilvēces kolonijas apmetnes izveides atbalstītājs Lagranža punktos tiek uzskatīts par astrofiziķi Džerardu O'Nīlu, kurš iepazīstināja ar jēdzienu "III sala" - kosmosa stacija, kas atrodas vienā stabilā punktā.
III sala
Tomēr šīm teorijām ir vairākas nopietnas tehniskas grūtības: saules vēja un citu kosmisko staru negatīvā ietekme uz cilvēka ķermeni.Turklāt visi Lagranža punkti ir pakļauti joprojām slikti izprastajai plazmas ietekmei Zemes magnetosfēras ekvatoriālajā plaknē.Šajā sakarā visas apmetnes, kas atradīsies šajos punktos, ir jāaizsargā nokosmiskais starojums.
Turklāt gravitācijas trūkuma dēļpastāvīgās kosmosa apmetnes Lagranžas punktos būtu jāaprīko ar tehnoloģijām, lai radītu to mākslīgo ekvivalentu. Tajā pašā laikā šādas tehnoloģijas mūsdienās nepastāv.
Nu, pats galvenais.Lai gan visas teorijas par koloniju izveidi uz citām planētām ir hipotētiskas, cilvēcei joprojām ir jāveic milzīgs atklājumu skaits, lai tās varētu parādīties. Sacensību vēsturi, lai izveidotu bāzes uz Mēness un Marsu, varat lasīt šeit, šeit un šeit.
LABI. Bet esmu redzējis, ka Lagranža punktus var izmantot arī citplanētiešu Zemes novērošanai!
Viņi var. Zinātniskajā fantastikā ir ļoti attīstīta teorija, ka citplanētieši būvē savas kosmosa stacijas punktos, kur nav gravitācijas, un no tiem vēro Zemi.
No vienas puses, daži Lagranža punktijo īpaši Zemes-Saules sistēmā to ir diezgan grūti izpētīt, jo tie atrodas pārāk tuvu Saulei (un dažreiz aiz tās). Tāpēc teorētiski tur var atrasties jebkura stacija.
No otras puses, šī teorija paliek tikai zinātniskajā fantastikā, jo, kā mēs jau sen zinām, citplanētiešu eksistenci vēl neviens nav pierādījis.