Wat is een Lagrange-punt?
In 1772 berekende de wiskundige José Louis Lagrange in zijn studie "The Problem
José Louis Lagrange
Er zijn in totaal vijf Lagrange-punten - L1, L2,L3, L4 en L5. Voor wetenschappers zijn de meest interessante punten om te bestuderen de punten L4 en L5 - de enige stabiele regio's van alle Lagrange-punten. Als de satelliet L1 of L2 raakt, zullen na een paar maanden de banen veranderen en zal ook het gebied zonder zwaartekracht verschuiven, dus het ruimtelichaam zal verschillende manoeuvres moeten uitvoeren om in dit gebied te blijven.
Punten L4 en L5, die als het meest worden beschouwdstabiel, gelegen in het vlak van de baan van de aarde op een afstand van 150 miljoen km van onze planeet (ter vergelijking, de afstand van de aarde tot de maan is 383,4 duizend km, de gemiddelde afstand tot Venus is van 38 tot 250 miljoen km, afhankelijk van de locatie van de planeten). In dit geval draait L4 rond de zon 60 ° voor de aarde en L5 - 60 ° achter.
Rond andere planeten in het zonnestelsel observeren wetenschappers ook vergelijkbare regio's.In 1906 ontdekte astronoom en pionier op het gebied van astrofotografie Maximilian Wolff een asteroïde die zich permanent op dezelfde plaats bevindt buiten de belangrijkste asteroïdengordel tussen de banen van Mars en Jupiter.
Deze asteroïde bleek het L4-punt van Jupiter te zijn.Wetenschappers noemden het Achilles - het was van hem dat de traditie begon om al dergelijke asteroïden te noemen met de namen van deelnemers aan de Trojaanse oorlog. Dankzij deze ontdekking hebben astrofysici nu meer dan duizend asteroïden ontdekt die zich op twee stabiele Lagrange-punten van Jupiter bevinden.
Baan van asteroïde Achilles
Een ander ding is dat de zoektocht naar dergelijke asteroïdenrond andere planeten zijn nog niet zo succesvol geweest: ze zijn nog niet gevonden in de buurt van Saturnus, en slechts één in de buurt van Neptunus. Waarschijnlijk, totdat astrofysici eenvoudigweg niet de juiste locatie van deze gebieden voor dergelijke planeten berekenden.
HM. Het is nog niet helemaal duidelijk hoe het werkt.
Een Lagrangepunt is een plaats in de ruimte waar de gecombineerde zwaartekracht van twee zeer massieve lichamen - de aarde en de zon, of de aarde en de maan - gelijk is aan de middelpuntvliedende kracht die wordt gevoeld door een veel kleiner derde lichaam.De interactie van deze krachten creëert een evenwichtspunt waar een conventioneel ruimtevaartuig voor altijd kan worden "geparkeerd" om waarnemingen uit te voeren.
Stel dat we twee zeer grote objecten hebbenin de ruimte - de aarde en de zon. Ze hebben een aantrekkingskracht. En er is een satelliet - als we hem te dicht bij de zon lanceren, zal de zwaartekracht hem geleidelijk naar de ster trekken, en hij zal er ofwel tegenaan botsen of in de baan van de zon komen. Als het naar de aarde gaat, zal de satelliet ofwel in een baan in de buurt van de aarde terechtkomen, of de atmosfeer van onze planeet binnendringen en erin verbranden.
Lagrangepunten zijn plaatsen in de ruimte waar de zwaartekrachttwee objecten (in ons geval de zon en de aarde) heffen elkaar effectief op. Hierdoor kan de satelliet precies blijven waar hij werd gelanceerd.
Lagrange-punten
Wiskunde werkt zo dat de punten L1, L2 en L3zijn niet stabiel. Onze satelliet, die op deze punten is terechtgekomen, zal nog enige tijd in de regio's zijn, maar dan zal de zwaartekracht nog veranderen en zal ons kosmische lichaam verder vliegen. Dit is te vergelijken met een stuk marmer dat we voorzichtig op een omgekeerde kom plaatsen. Hij zal daar liggen, maar één slag op de tafel - en de knikker zal naar beneden rollen.
L4 en L5 zijn stabiel.Zelfs als je metgezel deze punten niet perfect heeft bereikt, zal de zwaartekracht hem hoe dan ook in positie duwen, zodat hij daar voor altijd blijft. Deze keer bevindt ons marmeren stuk zich al op de bodem van de kom en beweegt snel naar rechts, dus zelfs als het niet perfect gecentreerd is, zal het naar de juiste positie bewegen.
Oke. Hoe kunnen Lagrange-punten worden gebruikt?
In de jaren 1970 besteedden ruimteonderzoekers aandacht aan Lagrangepunten.Een zonne-observatorium in de ruimte zou bijvoorbeeld op L1 van het aarde-zon-systeem kunnen worden geplaatst.Het zal nooit in de schaduw van de aarde vallen, dus waarnemingen kunnen zonder onderbreking worden gedaan.
Punt L2 van het "Aarde-Zon" systeem kan zijnbijna ideaal om er een ruimtetelescoop in te plaatsen. Daarin verduistert de aarde bijna altijd het zonlicht en reflecteert het niet naar deze plek, waardoor wetenschappers constant andere sterren kunnen bestuderen.
Op punt L1 van het "Aarde-Maan" systeem kan men plaatsenrelaisstation tijdens de verkenning van de satelliet van de aarde. Het station zal constant in zicht zijn voor het grootste deel van het halfrond van de maan dat naar de aarde is gericht. Daarom zullen de toekomstige kolonisten van de maan, om ermee te communiceren, zenders nodig hebben die tien keer minder krachtig zijn dan die voor communicatie met de aarde.
Er zijn veel projecten waarin astrofysici van plan zijn om op de een of andere manier Lagrange-punten in hun onderzoek te gebruiken.
ISEE-3 is het eerste ruimtevaartuig gelanceerd inpunt L1 van het "Aarde-Zon" systeem. Het werd gelanceerd in 1978, als onderdeel van de missie, het moest bewijzen dat het bestaan van deze libratiepunten (een andere naam voor de Lagrange-punten is High-Tech) over het algemeen echt is, en ook om de bovengrenzen van de De magnetosfeer van de aarde, die op een afstand van ongeveer 1,5 miljoen km van onze planeet passeert. Daarna, tien jaar later, werd de sonde naar de kometen Halley en Giacobini-Zinner gestuurd. Nu zit ISEE-3 al tientallen jaren in de ruimte in de off-state.
Het L1-punt van het aarde-zon-systeem is momenteel de thuisbasis van verschillende missies, waaronder de GGS Wind-sonde, het SOHO-heliosfeerstation en DSCOVR voor analyse van coronale massa-ejectie.
Op punt L2 van het "Aarde-Zon" systeem, voor een lange tijder was een WMAP-satelliet om de kosmische microgolfachtergrondstraling te bestuderen die ontstond tijdens de oerknal (nu, na de voltooiing van de missie, is het naar de begrafenisbaan gestuurd), het Herschel-ruimteobservatorium, het Planck-ruimteobservatorium, de Gaia ruimte telescoop. In de toekomst zal hier een van de belangrijkste projecten op het gebied van ruimteverkenning worden gelanceerd - de James Webby-telescoop in 2024, die de iconische Hubble zal vervangen.
Bovendien zijn al deze objecten natuurlijkniet op één punt, maar in halo-banen rond de Lagrange-regio's. Het zijn er nogal wat - ondanks het feit dat de sondes stabilisatieapparatuur moeten hebben waarmee ze er lang op kunnen blijven.
Waarom gaan ze dan geen kolonies bouwen op deze punten?
Er zijn verschillende projecten om kolonies te stichten op Lagrange-punten, en er zijn zelfs openbare verenigingen die populair makendit idee is de L5 Society, de Republiek Lagrangia en de National Space Society.De beroemdste voorstander van de oprichting van een kolonie-nederzetting van de mensheid op Lagrange-punten wordt beschouwd als astrofysicus Gerard O'Neill, die het concept van "Eiland III" presenteerde - een ruimtestation op één stabiel punt.
Eiland III
Deze theorieën hebben echter een aantal ernstige technische problemen: het negatieve effect van de zonnewind en andere kosmische straling op het menselijk lichaam.Bovendien zijn alle Lagrangepunten onderhevig aan de nog steeds slecht begrepen effecten van plasma in het equatoriale vlak van de magnetosfeer van de aarde.In dit verband moeten alle nederzettingen die zich op deze punten zullen bevinden, worden beschermd tegenkosmische straling.
Bovendien, door het gebrek aan zwaartekrachtpermanente ruimtenederzettingen op Lagrange-punten moeten worden uitgerust met technologieën om zijn kunstmatige tegenhanger te creëren. Tegelijkertijd bestaan dergelijke technologieën tegenwoordig niet.
Nou, het belangrijkste.Hoewel alle theorieën voor het creëren van kolonies op andere planeten hypothetisch zijn, moet de mensheid voor hun uiterlijk nog steeds een groot aantal ontdekkingen doen. Je kunt hier, hier en hier de geschiedenis lezen van de race om bases op de maan en Mars te creëren.
OKE. Maar ik heb gezien dat Lagrange-punten ook kunnen worden gebruikt voor buitenaardse observatie van de aarde!
Ze kunnen. In sciencefiction is de theorie sterk ontwikkeld dat buitenaardse wezens hun ruimtestations bouwen op punten waar geen zwaartekracht is, en de aarde vanaf hen observeren.
Enerzijds enkele Lagrange-puntenvooral in het Aarde-Zon-systeem is het vrij moeilijk te bestuderen, omdat ze te dicht bij de zon staan (en soms erachter). Daarom kan in theorie elk station daar worden gelokaliseerd.
Aan de andere kant blijft deze theorie alleen in sciencefiction, omdat, zoals we al lang weten, het bestaan van buitenaardse wezens nog door niemand is bewezen.