Punkty Lagrange'a: definicja, perspektywy ich wykorzystania w działaniach kosmicznych

Brak grawitacji, lub, jak nazywają to astronomowie, punkty Lagrange'a (po mechanice, astronomacie i matematyce z Francji okresu oświecenia - Joseph Louis Lagrange), krótko oznaczone jako L1 i dalej do L5, to nie tylko punkty. To ogromna przestrzeń kosmiczna - na wiele milionów kilometrów, gdzie prawa grawitacji nie działają. A to oznacza, że ​​każdy obiekt, który przypadkowo do niego dotrze, nie może powrócić. Olbrzymie obszary kosmiczne, oznaczone jako punkty Lagrange'a, w których ruch nie jest możliwy, przechwytują go i nigdy go nie zwalniają. A jeśli zostanie zwolniony, to już wkrótce.

Matematyk

W 1736 r. Słynny Włoch urodził się w Turynie we Francji, który wraz z Eulerem stał się największym matematykiem XVIII wieku. Szczególnie znane było jego wyjątkowe opanowanie generalizacji i syntezy różnych materiałów naukowych. Joseph Louis Lagrange napisał traktat o mechanice analitycznej, który natychmiast stał się klasykiem nauki matematycznej, ponieważ ustanowił wiele podstawowych zasad matematycznych, w tym zasadę możliwych przemieszczeń. To właśnie Lagrange ostatecznie matematycznie wyliczył mechanikę.

Wniósł również ogromny wkład do teorii liczb, analiza matematyczna metody numeryczne, rachunek prawdopodobieństwa. To on stworzył rachunek wariacyjny. Jednak jego wkład w astronomię jest nie mniejsza. Jego odkrycie - punkty Lagrange'a - przez kilka stuleci wzburzyło wszystkie umysły podświadomości, a to wciąż się dzieje. Można sobie wyobrazić, jak wiele interesujących rzeczy zgromadziło się w tej przestrzeni przez cztery i pół miliarda lat!

Studium

Mogą tam być nie tylko chmury pyłu, asteroidy i ukryte planety. Wiele osób podejrzewa, że ​​znajdowało się w niedostępnych, niezwiązanych z grawitacją przestrzeniach, które osławiali "zieloni" z innych planet ukrywali, a ze swoich cudownych "talerzy" obserwowali postępy technologiczne na Ziemi, zbliżając ludzkość do jej całkowitej degradacji.

W minionych stuleciach takiego planu spekulacje naukowe nie ustały, ale wkrótce zostaną one zakończone. Ludzkość zbliżyła się do ostatecznego odkrycia tego sekretu. Dwa statki kosmiczne biorące udział w badaniu Słońca przeszły na studia nad innym planem. Wkrótce dotrą do tajemniczych przestrzeni oznaczonych L4 i L5 i dowiedzą się, co skrywają punkty Lagrange'a.

Misja

Nawet jeśli ci posłańcy Ziemi nie znajdą tam obcych statków, to wielu naukowców po prostu z radością odkryje w tych punktach kosmiczne fragmenty skalne o niewiarygodnym wieku. I na pewno jest ukryta niesamowita populacja różnorodnych obiektów. Będą poszukiwani astronomowie ciała niebieskie, za pomocą specjalnych narzędzi, które są przechowywane w sondach kosmicznych na pokładzie.

Oczywiście wszystko to tylko spekulacje i być może nie wykryje tam ciał niebieskich. Chociaż Joseph Louis Lagrange był pewien, że wiele można znaleźć. Te przyszłe odkrycia mogą dostarczyć brakujących informacji o tym, jak ukształtował się Układ Słoneczny, pozwalając rodzinie zrozumieć wiele kolosalnych interakcji, które utworzyły Księżyc. Być może ta wiedza ostrzeże Ziemian przed przyszłymi zderzeniami kosmicznych ciał z naszą planetą.

Istota nauk

Punkty Lagrange'a w kosmosie odkryto w 1772 roku, kiedy matematyk obliczył takie zjawisko: Ziemia, jak już było znane, ma pole grawitacyjne i musi koniecznie zneutralizować przyciąganie Słońca właśnie w określonych punktach w przestrzeni. I to są jedyne obszary, w których obiekt naprawdę musi stać się nieważki. Pięć punktów Lagrange'a jest niezwykle interesujących w ich pełnym dopełnieniu. Jednak L4 i L5 intrygują bardziej niż ktokolwiek inny. Są to jedyne stabilne obszary. Na przykład, punkty Lagrange'a L2 i L1 będą również opóźnione przez latającą asteroidę, ale po pewnym czasie jest ona uwalniana do dalszego lotu, ale jeśli obiekt wpadnie w przestrzeń L4 lub L5, może pożegnać się z resztą kosmosu nawet na zawsze.

Nie jest daleko od Ziemi, tylko jakieś sto pięćdziesiąt milionów kilometrów, a te punkty znajdują się bezpośrednio na płaszczyźnie orbitalnej, ale najprawdopodobniej to się nie uda. Są to punkty Lagrange'a Ziemi: L4 znajduje się sześćdziesiąt stopni przed naszą planetą, a L5 znajduje się pod tym samym kątem za nim i razem obracamy się wokół Słońca. Zapewne chronią Ziemię przed upadkiem asteroidów i innych kosmicznych ciał, pozbawiając ich własnego ruchu w ich nie grawitacyjnej przestrzeni. Najciekawsze jest to, że ten sam obraz obserwuje się wokół innych planet, a obecność takich obszarów została już odkryta.

Pułapki

Max Wolf w 1906 odkrył asteroidę, którą nazwał Achilles. Był pomiędzy Jowiszem i Marsem, za głównym Pas asteroid. Badając dane, naukowiec zdał sobie sprawę, że Achilles został uwięziony w J4 jako toczeń. Po tym odkryciu wzrosła liczba wyszukiwań podobnych przykładów. Wszystkie znaleziska w takich punktach zostały nazwane po bohaterach wojny trojańskiej. W tej chwili znaleźli nieco mniej niż tysiąc asteroidów, które zostały złapane w sieci antygrawitacyjne przez punkty Jowisza Lagrange'a. Ziemia, księżyc - to najbardziej zainteresowało naukowców.

Trojan asteroidy wokół innych planet są trudne do wykrycia. Nie znaleziono Saturna, Neptuna - tylko jeden. Ale Ziemia ostrożnie chowa swoje spiżarnie kosmiczne i że jest tam przechowywana, nie została jeszcze zbadana. Czekamy na informacje od sond, które zaczęły szukać - co oni dowiedzą się z tego, co przed nami ukryte punkty Lagrange'a?

Ziemia

Słońce jest zbyt blisko L4 i L5, dlatego tak trudno je zobaczyć z Ziemi. W nocy obszar L5 jest prawie na horyzoncie i szybko opuszcza, podczas gdy L4, przeciwnie, jest ukryty w promieniach poranka. Ponadto musisz zbadać ogromne obszary większe niż Księżyc w najpełniejszym wcieleniu. Jednak wyszukiwanie nadal trwa. W latach dziewięćdziesiątych do tych badań wykorzystano teleskop na Hawajach. Nie znaleziono ciekawych faktów, ale dlatego, że badacze stopniowo schładzali się do tej tajemnicy.

Niedawno uruchomiono automatyczne wyszukiwanie w celu zbadania asteroidów zlokalizowanych w pobliżu Ziemi, zwracając szczególną uwagę na miejsca kosmiczne w obszarach punktów Lagrange'a. Jednak do tej pory nic nie można było wykryć. Szczególną nadzieją naukowców są sondy statku kosmicznego STEREO, które mogą nieco wyjaśnić sytuację. Przypomnij sobie, że nie są one przystosowane do poszukiwania asteroidów, ale do badania burz słonecznych. Jednak zostały one wprowadzone na orbitę w 2006 r. Wyraźnie na orbicie - jedna z przodu, druga za Ziemią, dzięki czemu będą mogły obserwować nie tylko aktywność słoneczną. W tym celu, zbliżając się do stref L4 i L5, nasz samolot zostanie ponownie skonfigurowany do wolniejszego lotu, który nie pozwoli im wpaść w pułapkę grawitacji.

Skąd wziął się księżyc?

Dlaczego nasza Ziemia ma tak potężnego satelitę, skąd pochodzi - te pytania zawsze martwiły ludzkość. Dzisiaj wielu naukowców uważa, że ​​powstało z rozmaitych kosmicznych śmieci, fragmentów kosmicznego obiektu wielkości Marsa, który rozbił się na Ziemi cztery miliardy lat temu. Jak to się stało, że po takiej kolizji Ziemia nadal istnieje? W końcu powinno być odwrotnie: Ziemia była pusta, a księżyc nie. A potem ogromne kosmiczne ciało samo rozpadło się na kawałki od uderzenia i utworzyło naszego ulubionego kompana poetów z wraku, jak to się stało?

Tylko jedno wyjaśnienie. To obiekt kosmiczny muszą być uformowane gdzieś w pobliżu, aby nie mieć czasu na przyspieszenie lotu. Hipotezę tę potwierdza wykrycie w glebie księżycowej dokładnie tej samej ilości izotopów tlenu, co na Ziemi. Mars ma inny związek. Ale jak mogło powstać tak ogromne ciało niebieskie, dosłownie obok niego, niezauważone i nie zderzające się z Ziemią dużo wcześniej? Ale jeśli powstał w jednym z punktów Lagrange'a, to wszystko wyjaśnia. Formacja jest blisko Ziemi - dlatego izotopy tlenu mają taką samą ilość. Na tej samej orbicie może być prędkość bliska tej samej. A jeśli sondy lecą do punktów Lagrange'a, znajdują resztki tego obiektu kosmicznego, to teoria, którą możemy przyjąć, jest udowodniona.

Zagrożenie

Niektórzy astronomowie sugerowali, że w tak rozległych przestrzeniach, jak punkty Lagrange'a, ciało może mieć rozmiar planety, ponieważ substancja potrzebna do jego utworzenia została zgromadzona tam przez cztery i pół miliarda lat. Planety, a następnie składa się z kosmicznego pyłu i gazu, a L4 i L5 były i pozostają doskonałymi bateriami do tego celu. Cóż, może nie planeta, ale może tam ukrywać się asteroida złowieszczych rozmiarów.

Ale to tykająca bomba czasu ukryta przed wścibskimi oczami. Najbliższe planety, zwłaszcza Wenus, mogą mieć taki wpływ grawitacyjny, który stopniowo wyciągnie tego kolosa z punktu Lagrange'a i skieruje go bezpośrednio na Ziemię. A jeśli znajdą tam takie kosmiczne ciało, będą musieli wysadzić je i zabrać fragmenty do badania.

Zadanie trzech ciał

Układ słoneczny ma ogromną liczbę efektów, naturalnie związanych z ruchem planet, Księżyca, Ziemi. Ten sam efekt to punkty Lagrange'a. W jaki sposób statek kosmiczny oddziałuje z nimi? Oto Ziemia, a Księżyc leci wokół niej po okrągłej orbicie i wydaje się, że nic innego w tej naturze nie istnieje. Jest to ograniczone zadanie trzyczęściowe, w którym trzecim jest rozważany statek kosmiczny i jego ruch. Jeśli znajduje się na linii łączącej Księżyc i Ziemię, wtedy poczujesz dwa przyspieszenia grawitacyjne - przyciąganie Księżyca, przyciąganie Ziemi, a także trzeci - dośrodkowy - doda do tych przyspieszeń, ponieważ ta linia sama się obraca.

Na orbicie

Oczywiście nie może być punktu, w którym wszystkie te przyspieszenia przecinają się, zostaną zresetowane. Będzie to punkt równowagi, w przeciwnym razie jest to punkt Lagrange'a (lub punkt libracji). Istnieje pięć takich punktów. Pierwsze trzy łączą Księżyc i Ziemię, są to współliniowe punkty Lagrange'a. Statek kosmiczny umieszczony w którymkolwiek z tych punktów będzie się tam zawieszał, a jeśli odchyli się nieznacznie, znajdzie w pobliżu swoją własną orbitę.

Co więcej, nieuchronnie się to zmieni, ponieważ Księżyc nie okrąża Ziemi w kole, ale jej orbita jest nieco wydłużona. I oczywiście słońce ma wpływ. Ale ta metoda ma przyszłość, ponieważ niedrogie jest dostosowanie orbity aparatu na terytorium, na którym znajdują się punkty Lagrange'a. Tutaj możesz użyć steru strumieniowego. Bliskość takich punktów jest wygodna w obsłudze nawet lotów załogowych.

System Ziemia-Słońce

Tutaj także jest pięć punktów libracji, a badania kosmosu postawiły sobie zupełnie inne zadania niż w rozwoju księżyca bliskiego. Pierwsze loty odbyły się od 1978 roku, a kilka interesujących misji miało czas na realizację. Głównym celem jest monitorowanie aktywności słonecznej i wiatru słonecznego. Stało się to bardziej możliwe przy użyciu punktu L1 Lagrange'a. L2 jest interesująca dla astrofizyków, ponieważ urządzenie z sąsiedztwa tego punktu może korzystać z teleskopu osłoniętego przed promieniowaniem słonecznym, ponieważ jest ono stale kierowane na drugą stronę. Obserwacje astrofizyczne można przeprowadzać przy użyciu najczystszych obliczeń.

Projekty związane z punktami Lagrange'a, Luna-Earth, w naszym kraju są obecnie praktycznie nieczynne, podając ten temat europejskim i amerykańskim naukowcom. I są zaangażowani w punkty słoneczne, zgromadzili już ogromne doświadczenie. Jednak duże programy zakończyły się na Związku Radzieckim.