Ce este un punct Lagrange?
În 1772, matematicianul Josue Louis Lagrange a calculat în studiul său „Problema
Jose Louis Lagrange
Există cinci puncte Lagrange în total - L1, L2,L3, L4 și L5. Pentru oamenii de știință, cele mai interesante puncte de studiat sunt punctele L4 și L5 - singurele regiuni stabile din toate punctele Lagrange. Dacă satelitul lovește L1 sau L2, după câteva luni orbitele se vor schimba și zona fără gravitație se va deplasa și ea, astfel încât corpul spațial va trebui să efectueze diverse manevre pentru a rămâne în această zonă.
Punctele L4 și L5, care sunt considerate cel mai multstabil, situat pe planul orbitei Pământului la o distanță de 150 de milioane de km de planeta noastră (pentru comparație, distanța de la Pământ la Lună este de 383,4 mii km, distanța medie până la Venus este de la 38 la 250 de milioane de km, în funcţie de locaţia planetelor). În acest caz, L4 se rotește în jurul Soarelui cu 60 ° în fața Pământului și L5 - 60 ° în spate.
Oamenii de știință din jurul altor planete din sistemul solarse observă şi zone similare. În 1906, astronomul și pionierul astrofotografiei Maximilian Wolf a descoperit un asteroid care se afla în mod constant în același loc dincolo de centura principală de asteroizi dintre orbitele lui Marte și Jupiter.
Acest asteroid s-a dovedit a fi punctul L4 al lui Jupiter.Oamenii de știință l-au numit Ahile - de la el a început tradiția de a numi toți astfel de asteroizi după numele participanților la războiul troian. Acum, datorită acestei descoperiri, astrofizicienii au descoperit mai mult de o mie de asteroizi localizați în două puncte stabile Lagrange ale lui Jupiter.
Orbita asteroidului Ahile
Un alt lucru este că căutarea unor astfel de asteroiziîn jurul altor planete nu au avut încă atât de succes: nu au fost încă găsite lângă Saturn și doar una lângă Neptun. Probabil, până când astrofizicienii pur și simplu nu au calculat locația corectă a acestor zone pentru astfel de planete.
HM. Încă nu este foarte clar cum funcționează.
Un punct Lagrange este un loc în spațiu în careforțele gravitaționale combinate a două corpuri foarte masive - Pământul și Soarele sau Pământul și Luna - sunt egale cu forța centrifugă resimțită de un al treilea corp mult mai mic. Interacțiunea acestor forțe creează un punct de echilibru în care o navă spațială convențională poate fi „parcata” pentru totdeauna pentru efectuarea observațiilor.
Să presupunem că avem două obiecte foarte mariîn spațiu – Pământul și Soarele. Au o atracție gravitațională. Și există un satelit - dacă îl lansăm prea aproape de Soare, atunci treptat gravitația îl va trage spre stea și fie se va prăbuși în el, fie va intra pe orbita solară. Dacă ajunge pe Pământ, atunci satelitul fie va ajunge pe orbită apropiată de Pământ, fie va intra în atmosfera planetei noastre și va arde în ea.
Punctele Lagrange sunt locuri din spațiu unde gravitațiadouă obiecte (în cazul nostru Soarele și Pământul) se anulează efectiv reciproc. Acest lucru va permite satelitului să rămână exact acolo unde a fost lansat.
Puncte Lagrange
Matematica funcționează în așa fel încât punctele L1, L2 și L3nu sunt stabile. De ceva timp, satelitul nostru, care a ajuns în aceste puncte, se va afla în interiorul regiunilor, dar apoi gravitația se va schimba și corpul nostru cosmic va zbura mai departe. Acest lucru poate fi comparat cu o bucată de marmură pe care o așezăm cu atenție deasupra unui vas răsturnat. El va sta acolo, dar o lovitură pe masă - și marmura se va rostogoli.
L4 și L5 sunt stabile.Chiar dacă însoțitorul tău nu a ajuns perfect la aceste puncte, gravitația îl va împinge oricum în poziție, astfel încât să rămână acolo pentru totdeauna. De data aceasta, piesa noastră de marmură se află deja în fundul vasului, mișcându-se rapid spre dreapta, așa că, chiar dacă nu este perfect centrată, se va muta în poziția corectă.
Bine. Cum pot fi folosite punctele Lagrange?
Cercetătorii spațiali încă din anii 1970ani, au acordat atenție punctelor Lagrange. De exemplu, un observator solar spațial ar putea fi plasat în punctul L1 al sistemului Pământ-Soare. Nu va cădea niciodată în umbra Pământului, prin urmare, observațiile pot fi efectuate fără întrerupere.
Punctul L2 al sistemului „Pământ-Soare” poate fiaproape ideal pentru instalarea unui telescop spațial în el. În ea, Pământul ascunde aproape întotdeauna lumina soarelui și nu o reflectă în acest loc, ceea ce le-ar permite oamenilor de știință să studieze în mod constant alte stele.
În punctul L1 al sistemului „Pământ-Lună” se poate plasastație releu în timpul explorării satelitului Pământului. Stația va fi în mod constant în linia vizuală pentru cea mai mare parte a emisferei Lunii cu fața spre Pământ. Prin urmare, pentru a comunica cu ea, viitorii coloniști ai Lunii vor avea nevoie de emițătoare de zece ori mai puțin puternice decât cele pentru comunicarea cu Pământul.
Există multe proiecte în care astrofizicienii plănuiesc să folosească punctele Lagrange într-un fel sau altul în cercetările lor.
ISEE-3 este prima navă spațială lansată înpunctul L1 al sistemului „Pământ-Soare”. A fost lansat în 1978, ca parte a misiunii, trebuia să demonstreze că existența acestor puncte de librare (un alt nume pentru punctele Lagrange este High-Tech) este în general reală și, de asemenea, să exploreze limitele superioare ale Magnetosfera Pământului, trecând doar la o distanță de aproximativ 1,5 milioane km de planeta noastră. După aceea, zece ani mai târziu, sonda a fost trimisă către cometele Halley și Giacobini-Zinner. Acum ISEE-3 a stat în spațiu de câteva decenii în starea oprită.
În punctul L1 al sistemului Pământ-Soare acumExistă mai multe misiuni, inclusiv sonda de vânt solar GGS Wind, stația de heliosferă SOHO și DSCOVR pentru a analiza ejecțiile de masă coronală.
La punctul L2 al sistemului „Pământ-Soare”, pentru o lungă perioadă de timpa existat un satelit WMAP pentru a studia radiația cosmică de fond cu microunde care a apărut în timpul Big Bang (acum, după finalizarea misiunii, a fost trimis pe orbita funerară), observatorul spațial Herschel, observatorul spațial Planck, Gaia. telescopul spațial. În viitor, aici va fi lansat unul dintre cele mai importante proiecte de explorare spațială - Telescopul James Webby în 2024, care va înlocui emblematicul Hubble.
Mai mult, toate aceste obiecte, desigur, suntnu la un moment dat, ci pe orbite halo din jurul regiunilor Lagrange. Sunt destul de multe - în ciuda faptului că sondele trebuie să aibă echipamente de stabilizare care să le permită să rămână pe ele mult timp.
Atunci de ce nu vor construi colonii pe aceste puncte?
Se pregătesc.Există mai multe proiecte de creare a coloniilor în punctele lagrangiene și există chiar asociații publice care popularizează această idee - Societatea L5, Republica Lagrangia și Societatea Națională Spațială. Cel mai faimos susținător al creării unei colonii-așezări a umanității în punctele Lagrange este considerat astrofizicianul Gerard O’Neill, care a prezentat conceptul „Insula III” - o stație spațială situată într-un punct stabil.
Insula III
Cu toate acestea, aceste teorii au unele serioasedificultăți tehnice: impactul negativ al vântului solar și al altor raze cosmice asupra corpului uman. În plus, toate punctele Lagrange sunt supuse influenței încă puțin studiate a plasmei în planul ecuatorial al magnetosferei Pământului. În acest sens, toate așezările care vor fi amplasate în aceste puncte trebuie să fie protejate de radiațiile cosmice.
În plus, din cauza lipsei de gravitațieașezările spațiale permanente de la punctele Lagrange ar trebui să fie echipate cu tehnologii pentru a crea omologul său artificial. În același timp, astfel de tehnologii nu există astăzi.
Ei bine, cel mai important lucru.În timp ce toate teoriile pentru crearea de colonii pe alte planete sunt ipotetice, pentru aspectul lor, omenirea trebuie încă să facă un număr imens de descoperiri. Poți citi istoria cursei pentru a crea baze pe Lună și Marte aici, aici și aici.
BINE. Dar am văzut că punctele Lagrange pot fi folosite și pentru observarea extraterestră a Pământului!
Ei pot. În science-fiction, teoria este foarte dezvoltată conform căreia extratereștrii își construiesc stațiile spațiale în punctele în care nu există gravitație și observă Pământul din ele.
Pe de o parte, unele puncte Lagrangemai ales în sistemul Pământ-Soare, este destul de dificil de studiat, deoarece sunt prea aproape de Soare (și uneori în spatele lui). Prin urmare, teoretic, orice stație poate fi amplasată acolo.
Pe de altă parte, această teorie rămâne doar în science fiction, deoarece, după cum știm de mult, existența extratereștrilor nu a fost încă dovedită de nimeni.