Čo je Lagrangeov bod?
V roku 1772 vypočítal matematik Josue Louis Lagrange vo svojej štúdii „Problém
José Louis Lagrange
Celkovo je päť Lagrangeových bodov - L1, L2,L3, L4 a L5. Pre vedcov sú najzaujímavejšie body na štúdium body L4 a L5 - jediné stabilné oblasti všetkých Lagrangeových bodov. Ak satelit zasiahne L1 alebo L2, po niekoľkých mesiacoch sa obežné dráhy zmenia a posunie sa aj oblasť bez gravitácie, takže vesmírne teleso bude musieť vykonať rôzne manévre, aby zostalo v tejto oblasti.
Body L4 a L5, ktoré sa považujú za najviacstabilné, nachádzajúce sa v rovine obežnej dráhy Zeme vo vzdialenosti 150 miliónov km od našej planéty (pre porovnanie, vzdialenosť Zeme od Mesiaca je 383,4 tisíc km, priemerná vzdialenosť od Venuše je od 38 do 250 miliónov km, v závislosti od polohy planét). V tomto prípade sa L4 otáča okolo Slnka 60 ° pred Zemou a L5 - 60 ° za.
Vedci okolo iných planét slnečnej sústavypozorujú sa aj podobné oblasti. V roku 1906 astronóm a priekopník astrofotografie Maximilian Wolf objavil asteroid, ktorý bol neustále na tom istom mieste za hlavným pásom asteroidov medzi obežnými dráhami Marsu a Jupitera.
Ukázalo sa, že tento asteroid je bod L4 Jupitera.Vedci ho pomenovali Achilles – od neho sa začala tradícia pomenúvať všetky takéto asteroidy menami účastníkov trójskej vojny. Teraz, vďaka tomuto objavu, astrofyzici objavili viac ako tisíc asteroidov umiestnených v dvoch stabilných Lagrangeových bodoch Jupitera.
Obežná dráha asteroidu Achilles
Ďalšou vecou je hľadanie takýchto asteroidovokolo iných planét zatiaľ neboli také úspešné: pri Saturne ich zatiaľ nenašli a pri Neptúne len jednu. Pravdepodobne, kým astrofyzici jednoducho nevypočítali správnu polohu týchto oblastí pre takéto planéty.
HM. Stále nie je celkom jasné, ako to funguje.
Lagrangeov bod je miesto v priestore, kdekombinované gravitačné sily dvoch veľmi hmotných telies – Zeme a Slnka alebo Zeme a Mesiaca – sa rovnajú odstredivej sile, ktorú pociťuje oveľa menšie tretie teleso. Interakcia týchto síl vytvára rovnovážny bod, v ktorom môže byť konvenčná kozmická loď navždy „zaparkovaná“ na vykonávanie pozorovaní.
Predpokladajme, že máme dva veľmi veľké objektyvo vesmíre – Zem a Slnko. Majú gravitačnú silu. A je tu družica – ak ju vypustíme príliš blízko k Slnku, tak ju postupne gravitácia pritiahne k hviezde a buď do nej narazí, alebo sa dostane na obežnú dráhu Slnka. Ak na Zem, tak satelit buď skončí na obežnej dráhe blízko Zeme, alebo vstúpi do atmosféry našej planéty a zhorí v nej.
Lagrangeove body sú miesta v priestore, kde pôsobí gravitáciadva objekty (v našom prípade Slnko a Zem) sa navzájom efektívne rušia. To umožní satelitu zostať presne tam, kde bol vypustený.
Lagrangeove body
Matematika funguje tak, že body L1, L2 a L3nie sú stabilné. Nejaký čas bude náš satelit, ktorý skončil v týchto bodoch, vo vnútri regiónov, no potom sa gravitácia predsa len zmení a naše vesmírne teleso poletí ďalej. Dá sa to prirovnať ku kúsku mramoru, ktorý opatrne položíme na prevrátenú misku. Bude tam ležať, ale jedna rana do stola - a mramor sa zvalí.
L4 a L5 sú stabilné.Aj keď sa váš spoločník nedostal do týchto bodov ideálne, gravitácia ho aj tak zatlačí do pozície, takže tam zostane navždy. Tentoraz je náš kus mramoru už na dne misky a rýchlo sa pohybuje doprava, takže aj keď nie je dokonale vycentrovaný, posunie sa do správnej polohy.
Dobre. Ako možno použiť Lagrangeove body?
Vesmírni výskumníci v sedemdesiatych rokoch minulého storočiarokov venovali pozornosť Lagrangeovým bodom. Napríklad vesmírne slnečné observatórium by mohlo byť umiestnené v bode L1 systému Zem-Slnko. Nikdy nespadne do tieňa Zeme, takže pozorovania môžu byť vykonávané bez prerušenia.
Bod L2 systému „Zem-Slnko“ môže byťtakmer ideálne na inštaláciu vesmírneho teleskopu. V ňom Zem takmer vždy zakrýva slnečné svetlo a neodráža ho na toto miesto, čo by vedcom umožnilo neustále skúmať iné hviezdy.
V bode L1 systému "Zem-Mesiac" sa dá umiestniťreléová stanica počas prieskumu družice Zeme. Stanica bude neustále na dohľad pre väčšinu pologule Mesiaca otočenú k Zemi. Preto budú budúci kolonisti Mesiaca na komunikáciu s ním potrebovať vysielače desaťkrát menej výkonné ako tie na komunikáciu so Zemou.
Existuje mnoho projektov, v ktorých astrofyzici plánujú použiť Lagrangeove body tak či onak vo svojom výskume.
ISEE-3 je prvá kozmická loď vypustená v rbod L1 systému „Zem-Slnko“. Bola spustená už v roku 1978, v rámci misie mala dokázať, že existencia týchto libračných bodov (iný názov pre Lagrangeove body je High-Tech) je vo všeobecnosti reálna, a tiež preskúmať horné hranice Zemská magnetosféra, prechádzajúca len vo vzdialenosti asi 1,5 milióna km od našej planéty. Potom, o desať rokov neskôr, bola sonda odoslaná ku kométam Halley a Giacobini-Zinner. Teraz ISEE-3 sedí vo vesmíre niekoľko desaťročí vo vypnutom stave.
Teraz v bode L1 sústavy Zem-SlnkoExistuje niekoľko misií, vrátane solárnej veternej sondy GGS Wind, heliosférickej stanice SOHO a DSCOVR na analýzu výronov koronálnej hmoty.
V bode L2 sústavy „Zem-Slnko“, na dlhú dobuexistovala družica WMAP na štúdium kozmického mikrovlnného žiarenia pozadia, ktoré vzniklo počas Veľkého tresku (teraz, po dokončení misie, bola vyslaná na pohrebnú dráhu), Herschelovo vesmírne observatórium, Planckovo vesmírne observatórium, Gaia vesmírny ďalekohľad. V budúcnosti tu bude spustený jeden z najdôležitejších projektov v prieskume vesmíru – James Webby Telescope v roku 2024, ktorý nahradí ikonický Hubbleov teleskop.
Navyše, všetky tieto predmety, samozrejme, súnie v jednom bode, ale na obežných dráhach okolo Lagrangeových oblastí. Je ich pomerne veľa – a to aj napriek tomu, že sondy musia mať stabilizačné vybavenie, ktoré im umožňuje zostať na nich dlhší čas.
Prečo teda nebudú stavať kolónie na týchto bodoch?
Chystajú sa.Existuje niekoľko projektov na vytvorenie kolónií na Lagrangianských bodoch a dokonca existujú aj verejné združenia, ktoré túto myšlienku popularizujú – L5 Society, Republic of Lagrangia a National Space Society. Za najznámejšieho zástancu vytvorenia kolónie-osídlenia ľudstva v Lagrangeových bodoch sa považuje astrofyzik Gerard O’Neill, ktorý predstavil koncept „ostrova III“ – vesmírnej stanice umiestnenej na jednom stabilnom bode.
Ostrov III
Avšak, tieto teórie majú niektoré vážnetechnické ťažkosti: negatívny vplyv slnečného vetra a iných kozmických lúčov na ľudské telo. Všetky Lagrangeove body navyše podliehajú stále nedostatočne študovanému vplyvu plazmy v rovníkovej rovine zemskej magnetosféry. V tejto súvislosti musia byť všetky osady, ktoré sa budú na týchto miestach nachádzať, chránené pred kozmickým žiarením.
Navyše kvôli nedostatku gravitácietrvalé vesmírne sídla v Lagrangeových bodoch by mali byť vybavené technológiami na vytvorenie jeho umelého náprotivku. Zároveň takéto technológie dnes neexistujú.
No to najdôležitejšie.Zatiaľ čo všetky teórie o vytváraní kolónií na iných planétach sú hypotetické, pre ich vzhľad musí ľudstvo ešte urobiť obrovské množstvo objavov. Históriu pretekov o vytvorenie základní na Mesiaci a Marse si môžete prečítať tu, tu a tu.
OK Ale videl som, že Lagrangeove body sa dajú použiť aj na mimozemské pozorovanie Zeme!
Môžu. V sci-fi je veľmi rozvinutá teória, že mimozemšťania stavajú svoje vesmírne stanice na miestach, kde nie je gravitácia, a pozorujú z nich Zem.
Na jednej strane niektoré Lagrangeove bodynajmä v systéme Zem-Slnko je dosť ťažké študovať, pretože sú príliš blízko Slnka (a niekedy aj za ním). Preto sa tam teoreticky môže nachádzať akákoľvek stanica.
Na druhej strane, táto teória zostáva len v sci-fi, pretože, ako už dávno vieme, existenciu mimozemšťanov zatiaľ nikto nedokázal.