Lagrange Points: Parking mjesta

Dijagram Lagrangeovih točaka Sunce-Zemlja

Dijagram Lagrangeovih točaka povezanih sa sustavom Sunce-Zemlja. (Slika zasluga: NASA / WMAP znanstveni tim)





Lagrangeova točka je mjesto u svemiru gdje su kombinirane gravitacijske sile dva velika tijela, poput Zemlje i Sunca ili Zemlje i Mjeseca, jednake centrifugalnoj sili koju osjeća mnogo manje treće tijelo. Međudjelovanje sila stvara ravnotežnu točku na kojoj se svemirska letjelica može 'parkirati' radi promatranja.

Ove su točke nazvane prema Joseph-Louisu Lagrangeu, matematičaru iz 18. stoljeća koji je o njima pisao u članku iz 1772. godine o onome što je nazvao 'problemom tri tijela'. Nazivaju se i Lagranževim točkama i točkama libracije.

Struktura Lagrangeovih točaka

Oko glavnih tijela, poput planeta ili zvijezde, postoji pet Lagrangeovih točaka. Tri od njih leže duž crte koja povezuje dva velika tijela. U sustavu Zemlja-Sunce, na primjer, prva točka, L1, leži između Zemlje i Sunca na oko 1 milijun milja od Zemlje. L1 ima neometan pogled na sunce, a trenutno ga zauzima Solarna i heliosferska opservatorija (SOHO) i Opservatorij za duboku svemirsku klimu.



L2 također leži milijun milja od Zemlje, ali u suprotnom smjeru od Sunca. U ovom trenutku, sa Zemljom, Mjesecom i Suncem iza sebe, svemirska letjelica može dobiti jasan pogled na duboki svemir. NASA -ina Wilkinsonova mikrovalovna anisotropijska sonda (WMAP) trenutno se nalazi na ovom mjestu i mjeri kozmičko pozadinsko zračenje preostalo od Velikog praska. Svemirski teleskop James Webb preselit će se u ovu regiju 2018. godine.

Treća Lagrangeova točka, L3, leži iza Sunca, nasuprot Zemljine orbite. Za sada znanost nije našla primjenu za ovo mjesto, iako je to učinila znanstvena fantastika.

NASA vjerojatno neće naći nikakvu uporabu za točku L3 jer ostaje skrivena iza sunca u svakom trenutku, NASA napisao na web stranici o Lagrangeovim točkama . Ideja o skrivenom 'Planetu-X' na točki L3 bila je popularna tema u pisanju znanstvene fantastike. Nestabilnost orbite Planeta X (na vremenskoj skali od 150 godina) nije spriječila Hollywood da ispadne klasici poput 'Čovjeka s planeta X.'



L1, L2 i L3 su sve nestabilne točke s neizvjesnom ravnotežom. Ako bi svemirska letjelica na L3 odletjela prema ili od Zemlje, nepovratno bi pala prema Suncu ili Zemlji, 'poput jedva uravnoteženih kolica na vrhu strmog brda', prema astronom Neil DeGrasse Tyson . Svemirske letjelice moraju napraviti male prilagodbe kako bi održale svoje orbite.

Točke L4 i L5, međutim, stabilne su, 'poput loptice u velikoj zdjeli', prema Europskoj svemirskoj agenciji. Ove točke leže duž Zemljine orbite na 60 stupnjeva ispred i iza Zemlje, tvoreći vrh dva jednakostranična trokuta koji imaju velike mase (na primjer, Zemlju i Sunce) kao svoje vrhove.

Zbog stabilnosti ovih točaka, prašina i asteroidi se nakupljaju u tim regijama. Asteroidi koji okružuju točke L4 i L5 zovu se Trojanci u čast asteroida Agamemnona, Ahila i Hektora (svi likovi u priči o opsadi Troje) koji se nalaze između Jupitera i Sunca. NASA navodi da je u našem Sunčevom sustavu pronađeno na tisuće ovih vrsta asteroida, uključujući i jedini poznati trojanski asteroid na Zemlji, 2010. TK7.



L4 i L5 također su moguće točke za svemirsku koloniju zbog njihove relativne blizine Zemlji, barem prema zapisima Gerarda O'Neilla i srodnih mislilaca. Sedamdesetih i osamdesetih godina prošlog stoljeća grupa pod nazivom L5 Society promovirala je ovu ideju među svojim članovima. Krajem 1980 -ih spojilo se u skupinu koja je danas poznata kao National Space Society, organizacija za zagovaranje koja promiče ideju o formiranju civilizacija izvan Zemlje.

Prednosti Lagrangeovih bodova

Ako svemirska letjelica koristi Lagrangeovu točku blizu Zemlje, lokacija ima mnoge prednosti, rekla je za guesswhozoo.com Amy Mainzer iz Laboratorija za mlazni pogon.

Mainzer je glavni istraživač misije NEOWISE, koja traži asteroide blizu Zemlje pomoću Infrared Survey Explorer širokog polja (WISE) letjelica koja kruži blizu našeg planeta. Iako WISE dobro radi sa svojom sadašnjom trogodišnjom misijom koja završava 2016. godine, rekao je Mainzer, svemirska letjelica postavljena na Lagrangeovoj točki mogla bi učiniti više.

Daleko od ometajuće topline i svjetlosti Sunca, letjelica koja lovi asteroide na Lagrangeovoj točki bila bi osjetljivija na male infracrvene signale asteroida. Mogao bi usmjeriti u širokom rasponu pravaca, osim vrlo blizu sunca. I ne bi mu bilo potrebno rashladno sredstvo da bi ostalo hladno, kao što je WISE trebao za prvu fazu svoje misije između 2009. i 2011. - sama lokacija omogućila bi prirodno hlađenje. Svemirski teleskop James Webb iskoristit će toplinsko okruženje na L2 točki Sunca i Zemlje kako bi se održao hladnim.

L1 i L2 također vam omogućuju ogromnu propusnost jer su u odnosu na konvencionalni Ka-band radio brzine komunikacije vrlo velike, rekao je Mainzer. U suprotnom, brzina prijenosa podataka postaje vrlo spora, rekla je, budući da bi se svemirska letjelica u orbiti oko Sunca (poznata kao heliocentrična orbita) na kraju udaljila daleko od Zemlje.

Lagrangeova znanost o točkama

Više astronomskih i Zemljinih opservatorija nalazi se na Lagrangeovim točkama, pružajući vidik naše planete i svemira koji ne možete dobiti iz krupnog plana. Znanstvenici također provode periodična istraživanja malih tijela koja se prirodno pojavljuju na Lagrangeovim točkama. Evo nekih novijih znanstvenih rezultata:

NASA je 2016. objavila video snimak Zemlje koja se vrti cijelu godinu. Time-lapse se temeljio na 3.000 slika snimljenih svaka dva sata EPIC kamerom na satelitu Deep Space Climate Observatory (DSCOVR), koji je bio na L1. Osim što prikazuje lijepe poglede, EPIC znanstvenicima pruža i mjerne podatke o klimi kao što su visina oblaka, refleksija ultraljubičastih zraka ili razina ozona i aerosola.

U veljači 2017. misija OSIRIS-REX-koja je tada bila na putu do asteroida Bennu-provela je oko 10 dana u potrazi za dodatnim trojanskim asteroidima u točkama Lagrange blizu Zemlje. 'To bi bilo nešto najfascinantnije što bismo mogli otkriti', rekao je u siječnju znanstvenoj savjetodavnoj skupini NASA -e voditelj misije Dante Lauretta, planetarni znanstvenik sa Mjesečevog i planetarnog laboratorija Sveučilišta Arizona. Potraga nije otkrila nove trojance, ali možda će se druge svemirske letjelice ponovno pogledati u budućnosti.

Studija iz 2017. sugerira da su trojanski asteroidi u blizini Marsa s planeta, a ne zarobljeni asteroidi iz drugih regija u svemiru. Pištolj za pušenje je da su najmanje tri od devet Marsovih trojanskih asteroida bogata olivinom. Ovaj je mineral rijedak u asteroidima, ali uobičajen na većim tijelima (uključujući Mars, koji ga ima u udarnim bazenima). Dok Zemlja i Venera imaju i olivin, vodeći autor David Polishook, istraživač na Weizmannovom institutu u Izraelu, rekao je za guesswhozoo.com da je Marsu mnogo lakše hvatanje asteroida sa vlastite površine.

Referentni urednik Tim Sharp pridonio je ovom članku.

Dodatna sredstva