Hva er et Lagrange-punkt?
I 1772 beregnet matematiker Josue Louis Lagrange i sin studie "The Problem
Jose Louis Lagrange
Det er fem Lagrange-poeng totalt - L1, L2,L3, L4 og L5. For forskere er de mest interessante punktene å studere punktene L4 og L5 - de eneste stabile regionene av alle Lagrange-punktene. Hvis satellitten treffer L1 eller L2, vil banene endre seg etter noen måneder, og området uten tyngdekraft vil også skifte, så romkroppen må utføre forskjellige manøvrer for å holde seg i dette området.
Punktene L4 og L5, som regnes som fleststabil, som ligger på planet til jordens bane i en avstand på 150 millioner km fra planeten vår (til sammenligning er avstanden fra jorden til månen 383,4 tusen km, den gjennomsnittlige avstanden til Venus er fra 38 til 250 millioner km, avhengig av plasseringen av planetene). I dette tilfellet roterer L4 rundt solen 60 ° foran jorden, og L5 - 60 ° bak.
Forskere rundt andre planeter i solsystemetlignende områder er også observert. I 1906 oppdaget astronomen og astrofotopioneren Maximilian Wolf en asteroide som konstant var på samme sted utenfor hovedasteroidebeltet mellom banene til Mars og Jupiter.
Denne asteroiden viste seg å være Jupiters L4-punkt.Forskere kalte det Achilles - det var fra ham tradisjonen med å navngi alle slike asteroider etter navnene på deltakerne i den trojanske krigen. Nå, takket være denne oppdagelsen, har astrofysikere oppdaget mer enn tusen asteroider som ligger ved to stabile Lagrange-punkter på Jupiter.
Bane til asteroiden Achilles
En annen ting er at søket etter slike asteroiderrundt andre planeter har ennå ikke vært så vellykket: de har ennå ikke blitt funnet i nærheten av Saturn, og bare en i nærheten av Neptun. Sannsynligvis, inntil astrofysikere ganske enkelt ikke beregnet den riktige plasseringen av disse områdene for slike planeter.
HM. Det er fortsatt ikke helt klart hvordan det fungerer.
Et Lagrange-punkt er et sted i rommet hvorde kombinerte gravitasjonskreftene til to veldig massive kropper – Jorden og Solen eller Jorden og Månen – er lik sentrifugalkraften som føles av et mye mindre tredje legeme. Samspillet mellom disse kreftene skaper et likevektspunkt der et konvensjonelt romfartøy kan "parkeres" for alltid for å utføre observasjoner.
Anta at vi har to veldig store objekteri verdensrommet - Jorden og Solen. De har en gravitasjonskraft. Og det er en satellitt - hvis vi sender den for nær solen, vil tyngdekraften gradvis trekke den mot stjernen, og den vil enten krasje inn i den eller gå inn i solbanen. Hvis til jorden, vil satellitten enten ende opp i bane nær jorden, eller gå inn i atmosfæren til planeten vår og brenne opp i den.
Lagrangepunkter er steder i rommet hvor tyngdekraftento objekter (i vårt tilfelle Solen og Jorden) kansellerer hverandre effektivt. Dette vil tillate satellitten å holde seg nøyaktig der den ble skutt opp.
Lagrange poeng
Matematikk fungerer på en slik måte at punktene L1, L2 og L3er ikke stabile. En stund vil satellitten vår, som havnet på disse punktene, være inne i regionene, men da vil tyngdekraften fortsatt endre seg og vår kosmiske kropp vil fly videre. Dette kan sammenlignes med et stykke marmor som vi forsiktig legger oppå en omvendt skål. Han vil ligge der, men ett slag i bordet - og kulen vil rulle ned.
L4 og L5 er stabile.Selv om følgesvennen din ikke kom perfekt til disse punktene, vil tyngdekraften liksom presse den på plass uansett slik at den forblir der for alltid. Denne gangen er marmorstykket vårt allerede i bunnen av bollen og beveger seg raskt til høyre, så selv om det ikke er perfekt sentrert, vil det bevege seg til riktig posisjon.
Greit. Hvordan kan Lagrange-poeng brukes?
Romforskere tilbake på 1970-talletår, tok de hensyn til Lagrange-poeng. For eksempel kan et romsolobservatorium plasseres ved punkt L1 i jord-sol-systemet. Det vil aldri falle i skyggen av jorden, derfor kan observasjoner utføres uten avbrudd.
Punkt L2 i "Earth-Sun" systemet kan værenesten ideell for å installere et romteleskop i den. I den skjuler jorden nesten alltid sollyset og reflekterer det ikke til dette stedet, noe som ville tillate forskere å stadig studere andre stjerner.
Ved punkt L1 av "Earth-Moon" systemet kan man plasserereléstasjon under utforskningen av jordens satellitt. Stasjonen vil hele tiden være i siktelinje for det meste av månens halvkule som vender mot jorden. Derfor, for å kommunisere med det, vil fremtidige kolonister av månen trenge sendere ti ganger mindre kraftige enn de for kommunikasjon med jorden.
Det er mange prosjekter der astrofysikere planlegger å bruke Lagrange-punkter på en eller annen måte i sin forskning.
ISEE-3 er det første romfartøyet som ble skutt opp ipunkt L1 i "Earth-Sun"-systemet. Den ble lansert tilbake i 1978, som en del av oppdraget, skulle den bevise at eksistensen av disse frigjøringspunktene (et annet navn for Lagrange-punktene er High-Tech) er generelt reell, og også for å utforske de øvre grensene til Jordens magnetosfære, som passerer bare i en avstand på omtrent 1,5 millioner km fra planeten vår. Etter det, ti år senere, ble sonden sendt til kometene Halley og Giacobini-Zinner. Nå har ISEE-3 sittet i verdensrommet i flere tiår i off-staten.
På punkt L1 i jord-sol-systemet nåDet er flere oppdrag, inkludert solvindsonden GGS Wind, heliosfærestasjonen SOHO og DSCOVR for å analysere koronale masseutkast.
Ved punkt L2 i "Earth-Sun"-systemet, i lang tiddet var en WMAP-satellitt for å studere den kosmiske mikrobølgebakgrunnsstrålingen som oppsto under Big Bang (nå, etter fullføringen av oppdraget, har den blitt sendt til gravbanen), Herschel-romobservatoriet, Planck-romobservatoriet, Gaia romteleskop. I fremtiden vil et av de viktigste prosjektene innen romutforskning bli lansert her – James Webby-teleskopet i 2024, som skal erstatte den ikoniske Hubble.
Dessuten er alle disse gjenstandene selvfølgelig detikke på et tidspunkt, men på halo-baner rundt Lagrange-regionene. Det er ganske mange av dem – til tross for at probene må ha stabiliseringsutstyr som gjør at de kan sitte lenge på dem.
Hvorfor skal de da ikke bygge kolonier på disse punktene?
De gjør seg klare.Det er flere prosjekter for å lage kolonier ved Lagrangian-punkter, og det er til og med offentlige foreninger som populariserer denne ideen - L5 Society, Republic of Lagrangia og National Space Society. Den mest kjente talsmannen for å skape en koloni-bosetning av menneskeheten ved Lagrange-punkter regnes for å være astrofysikeren Gerard O'Neill, som presenterte konseptet "Island III" - en romstasjon som ligger på et stabilt punkt.
Øya III
Imidlertid har disse teoriene noen alvorligetekniske vanskeligheter: den negative virkningen av solvind og andre kosmiske stråler på menneskekroppen. I tillegg er alle Lagrange-punkter underlagt de fortsatt dårlig studerte effektene av plasma i ekvatorialplanet til jordens magnetosfære. I denne forbindelse må alle bosetninger som vil ligge på disse punktene beskyttes mot kosmisk stråling.
I tillegg, på grunn av mangel på tyngdekraftpermanente rombosettinger ved Lagrange-punkter bør utstyres med teknologier for å skape sin kunstige motpart. Samtidig eksisterer ikke slike teknologier i dag.
Vel, det viktigste.Mens alle teorier for å skape kolonier på andre planeter er hypotetiske, må menneskeheten fortsatt gjøre et stort antall funn for utseendet deres. Du kan lese historien til løpet for å lage baser på Månen og Mars her, her og her.
OK. Men jeg har sett at Lagrange-punkter også kan brukes til romvesen observasjon av jorden!
De kan. I science fiction er teorien svært utviklet om at romvesener bygger sine romstasjoner på punkter der det ikke er gravitasjon, og observerer jorden fra dem.
På den ene siden noen Lagrange-poengspesielt i jord-sol-systemet er det ganske vanskelig å studere, siden de er for nær solen (og noen ganger bak den). Derfor, teoretisk sett, kan enhver stasjon ligge der.
På den annen side forblir denne teorien bare i science fiction, fordi, som du og jeg lenge har visst, er eksistensen av romvesener ennå ikke bevist av noen.