O que é um ponto de Lagrange?
Em 1772, o matemático Josué Louis Lagrange calculou em seu estudo "O Problema
José Luís Lagrange
Há cinco pontos Lagrange no total - L1, L2,L3, L4 e L5. Para os cientistas, os pontos mais interessantes para estudar são os pontos L4 e L5 - as únicas regiões estáveis de todos os pontos de Lagrange. Se o satélite atingir L1 ou L2, depois de alguns meses as órbitas mudarão e a área sem gravidade também mudará, então o corpo espacial terá que realizar várias manobras para permanecer nessa área.
Os pontos L4 e L5, considerados os maisestável, localizado no plano da órbita da Terra a uma distância de 150 milhões de km do nosso planeta (para comparação, a distância da Terra à Lua é de 383,4 mil km, a distância média a Vênus é de 38 a 250 milhões de km, dependendo da localização dos planetas). Nesse caso, L4 gira em torno do Sol 60 ° à frente da Terra e L5 - 60 ° atrás.
Cientistas em torno de outros planetas do sistema solaráreas semelhantes também são observadas. Em 1906, o astrônomo e pioneiro da astrofotografia Maximilian Wolf descobriu um asteróide que estava constantemente no mesmo lugar, além do cinturão principal de asteróides entre as órbitas de Marte e Júpiter.
Este asteróide acabou por ser o ponto L4 de Júpiter.Os cientistas o chamaram de Aquiles - foi a partir dele que começou a tradição de nomear todos esses asteróides pelos nomes dos participantes da Guerra de Tróia. Agora, graças a esta descoberta, os astrofísicos descobriram mais de mil asteróides localizados em dois pontos estáveis de Lagrange de Júpiter.
Órbita do asteróide Aquiles
Outra coisa é que a busca por tais asteróidesem torno de outros planetas ainda não foram tão bem sucedidos: eles ainda não foram encontrados perto de Saturno, e apenas um perto de Netuno. Provavelmente, até que os astrofísicos simplesmente não calculassem a localização correta dessas áreas para esses planetas.
HM. Ainda não está muito claro como funciona.
Um ponto de Lagrange é um lugar no espaço ondeas forças gravitacionais combinadas de dois corpos muito massivos – a Terra e o Sol ou a Terra e a Lua – são iguais à força centrífuga sentida por um terceiro corpo muito menor. A interação dessas forças cria um ponto de equilíbrio onde uma espaçonave convencional pode ficar “estacionada” para sempre para a realização de observações.
Suponha que temos dois objetos muito grandesno espaço - a Terra e o Sol. Eles têm uma atração gravitacional. E há um satélite - se o lançarmos muito perto do Sol, gradualmente a gravidade o puxará em direção à estrela, e ele colidirá com ela ou entrará na órbita solar. Se for para a Terra, o satélite terminará em órbita próxima à Terra ou entrará na atmosfera do nosso planeta e queimará nela.
Pontos de Lagrange são lugares no espaço onde a gravidadedois objetos (no nosso caso, o Sol e a Terra) efetivamente se cancelam. Isso permitirá que o satélite fique exatamente onde foi lançado.
Pontos de Lagrange
A matemática funciona de tal forma que os pontos L1, L2 e L3não são estáveis. Por algum tempo, nosso satélite, que foi parar nesses pontos, estará dentro das regiões, mas aí a gravidade ainda mudará e nosso corpo cósmico voará mais longe. Isso pode ser comparado a um pedaço de mármore que colocamos cuidadosamente em cima de uma tigela invertida. Ele ficará deitado lá, mas um golpe na mesa - e a bola de gude rolará para baixo.
L4 e L5 são estáveis.Mesmo que seu companheiro não tenha chegado a esses pontos perfeitamente, a gravidade o empurrará para a posição de qualquer maneira, de modo que permaneça lá para sempre. Desta vez, nossa peça de mármore já está no fundo da tigela movendo-se rapidamente para a direita, portanto, mesmo que não esteja perfeitamente centralizada, ela se moverá para a posição correta.
OK. Como os pontos de Lagrange podem ser usados?
Pesquisadores espaciais na década de 1970anos, prestaram atenção aos pontos de Lagrange. Por exemplo, um observatório solar espacial poderia ser colocado no ponto L1 do sistema Terra-Sol. Nunca cairá na sombra da Terra, portanto, as observações podem ser realizadas sem interrupção.
O ponto L2 do sistema "Terra-Sol" pode serquase ideal para instalar um telescópio espacial nele. Nele, a Terra quase sempre obscurece a luz solar e não a reflete para este local, o que permitiria aos cientistas estudar constantemente outras estrelas.
No ponto L1 do sistema "Terra-Lua", pode-se colocarestação de retransmissão durante a exploração do satélite da Terra. A estação estará constantemente em linha de visão para a maior parte do hemisfério da Lua voltado para a Terra. Portanto, para se comunicar com ela, os futuros colonos da Lua precisarão de transmissores dez vezes menos potentes que os de comunicação com a Terra.
Existem muitos projetos em que os astrofísicos planejam usar os pontos de Lagrange de uma forma ou de outra em suas pesquisas.
O ISEE-3 é a primeira nave espacial lançada emponto L1 do sistema "Terra-Sol". Foi lançado em 1978, como parte da missão, que deveria provar que a existência desses pontos de libração (outro nome para os pontos de Lagrange é High-Tech) é geralmente real, e também para explorar os limites superiores do A magnetosfera da Terra, passando apenas a uma distância de cerca de 1,5 milhão de km do nosso planeta. Depois disso, dez anos depois, a sonda foi enviada aos cometas Halley e Giacobini-Zinner. Agora, o ISEE-3 está no espaço há várias décadas no estado desligado.
No ponto L1 do sistema Terra-Sol agoraExistem várias missões, incluindo a sonda de vento solar GGS Wind, a estação heliosfera SOHO e DSCOVR para analisar ejeções de massa coronal.
No ponto L2 do sistema "Terra-Sol", por muito tempohavia um satélite WMAP para estudar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas que surgiu durante o Big Bang (agora, após a conclusão da missão, foi enviada para a órbita funerária), o observatório espacial Herschel, o observatório espacial Planck, o Gaia telescópio espacial. No futuro, um dos projetos mais importantes na exploração espacial será lançado aqui - o Telescópio James Webby em 2024, que substituirá o icônico Hubble.
Além disso, todos esses objetos, é claro, sãonão em um ponto, mas em órbitas de halo ao redor das regiões de Lagrange. Existem muitos deles - apesar do fato de que as sondas devem ter equipamentos estabilizadores que lhes permitam permanecer nelas por um longo tempo.
Por que, então, não vão construir colônias nesses pontos?
Eles estão se preparando.Existem vários projetos de criação de colónias em pontos Lagrangianos, existindo até associações públicas que popularizam esta ideia - Sociedade L5, República de Lagrangia e Sociedade Espacial Nacional. O proponente mais famoso da criação de um assentamento-colônia da humanidade nos pontos de Lagrange é considerado o astrofísico Gerard O'Neill, que apresentou o conceito de “Ilha III” - uma estação espacial localizada em um ponto estável.
Ilha III
No entanto, essas teorias têm alguns sériosdificuldades técnicas: o impacto negativo do vento solar e outros raios cósmicos no corpo humano. Além disso, todos os pontos de Lagrange estão sujeitos à influência ainda pouco estudada do plasma no plano equatorial da magnetosfera terrestre. Nesse sentido, todos os assentamentos que ficarão localizados nesses pontos deverão ser protegidos da radiação cósmica.
Além disso, devido à falta de gravidadeassentamentos espaciais permanentes em pontos de Lagrange devem ser equipados com tecnologias para criar sua contraparte artificial. Ao mesmo tempo, tais tecnologias não existem hoje.
Bem, o mais importante.Embora todas as teorias para a criação de colônias em outros planetas sejam hipotéticas, para seu surgimento, a humanidade ainda precisa fazer um grande número de descobertas. Você pode ler a história da corrida para criar bases na Lua e em Marte aqui, aqui e aqui.
OK. Mas eu vi que os pontos de Lagrange também podem ser usados para observação alienígena da Terra!
Eles podem. Na ficção científica, é muito desenvolvida a teoria de que os alienígenas constroem suas estações espaciais em pontos onde não há gravidade e observam a Terra a partir deles.
Por um lado, alguns pontos de Lagrangeespecialmente no sistema Terra-Sol, é bastante difícil de estudar, pois eles estão muito próximos do Sol (e às vezes atrás dele). Portanto, teoricamente, qualquer estação pode ser localizada ali.
Por outro lado, essa teoria permanece apenas na ficção científica, pois, como sabemos há muito tempo, a existência de alienígenas ainda não foi comprovada por ninguém.