Lagrange -pisteet: Pysäköintipaikat

Kaavio auringon ja maan Lagrange-pisteistä

Kaavio auringon ja maan järjestelmään liittyvistä Lagrange-pisteistä. (Kuva: NASA / WMAP Science Team)





Lagrange -piste on paikka avaruudessa, jossa kahden suuren kappaleen, kuten maan ja auringon tai maan ja kuun, painovoimat yhdistävät keskipakovoiman, joka tuntuu paljon pienemmältä kolmannelta kappaleelta. Voimien vuorovaikutus luo tasapainopisteen, jossa avaruusalus voidaan 'pysäköidä' tekemään havaintoja.

Nämä kohdat on nimetty 1700-luvun matemaatikon Joseph-Louis Lagrangen mukaan. Niitä kutsutaan myös Lagrangin pisteiksi ja vapautuspisteiksi.

Lagrange -pisteiden rakenne

Suurten kappaleiden, kuten planeetan tai tähden, ympärillä on viisi Lagrange -pistettä. Kolme niistä sijaitsee kahden suuren kappaleen yhdistävää linjaa pitkin. Esimerkiksi Maa-aurinko-järjestelmässä ensimmäinen piste L1 sijaitsee maan ja auringon välissä noin miljoonan mailin päässä Maasta. L1 saa keskeytymättömän näkymän aurinkoon, ja sillä on tällä hetkellä Aurinko- ja heliosfäärin observatorio (SOHO) ja Deep Space Climate Observatory.



L2 sijaitsee myös miljoonan mailin päässä Maasta, mutta vastakkaiseen suuntaan kuin aurinko. Tässä vaiheessa, kun maa, kuu ja aurinko ovat takana, avaruusalus voi saada selkeän kuvan syvästä avaruudesta. NASAn Wilkinsonin mikroaaltouunianisotropia -anturi (WMAP) mittaa tällä hetkellä tässä paikassa alkuräjähdyksestä jäänyttä kosmista taustasäteilyä. James Webbin avaruusteleskooppi siirtyy tälle alueelle vuonna 2018.

Kolmas Lagrangen piste, L3, sijaitsee auringon takana, vastapäätä Maan kiertorataa. Toistaiseksi tiede ei ole löytänyt käyttöä tälle paikalle, vaikka tieteiskirjallisuus on.

NASA ei todennäköisesti löydä mitään käyttöä L3 -pisteelle, koska se pysyy aina piilossa auringon takana, NASA kirjoitti verkkosivulla Lagrange -pisteistä . Ajatus piilotetusta Planet-X: stä L3-pisteessä on ollut suosittu aihe tieteiskirjallisuudessa. Planet X: n kiertoradan epävakaus (150 vuoden aikavälillä) ei estänyt Hollywoodia saavuttamasta klassikoita, kuten The Man from Planet X.



L1, L2 ja L3 ovat kaikki epävakaita pisteitä, joilla on epävarma tasapaino. Jos L3 -avaruusalus ajaisi kohti tai poispäin Maasta, se putoaisi peruuttamattomasti kohti aurinkoa tai Maata, '' kuin tuskin tasapainoinen kärry jyrkän mäen huipulla ''. tähtitieteilijä Neil DeGrasse Tyson . Avaruusalusten on tehtävä pieniä säätöjä kiertoratojensa ylläpitämiseksi.

Pisteet L4 ja L5 ovat kuitenkin Euroopan avaruusjärjestön mukaan vakaita, 'kuin pallo suuressa kulhossa'. Nämä pisteet sijaitsevat Maan kiertoradalla 60 asteen kulmassa ennen Maata ja muodostavat kahden tasasivuisen kolmion kärjen, joiden kärkipisteinä ovat suuret massat (esimerkiksi Maa ja aurinko).

Näiden pisteiden vakauden vuoksi pöly ja asteroidit kerääntyvät näille alueille. L4- ja L5 -pisteitä ympäröiviä asteroideja kutsutaan troijalaisiksi Jupiterin ja Auringon välissä olevien asteroidien Agamemnon, Achilles ja Hector (kaikki hahmot Troijan piirityksen tarinassa) kunniaksi. NASA toteaa, että aurinkokunnastamme on löydetty tuhansia tällaisia ​​asteroideja, mukaan lukien Maan ainoa tunnettu Troijan asteroidi, 2010 TK7.



L4 ja L5 ovat myös mahdollisia pisteitä avaruussiirtolle, koska ne ovat suhteellisen lähellä maata, ainakin Gerard O'Neillin ja siihen liittyvien ajattelijoiden kirjoitusten mukaan. 1970- ja 1980 -luvulla L5 Society -niminen ryhmä edisti tätä ajatusta jäsentensä keskuudessa. 1980 -luvun lopulla se sulautui ryhmään, joka tunnetaan nyt nimellä National Space Society, puolustusjärjestö, joka edistää ajatusta sivilisaatioiden muodostamisesta maapallon ulkopuolelle.

Lagrange -pisteiden edut

Jos avaruusalus käyttää Lagrangen pistettä lähellä maata, paikasta on monia etuja, Jet Propulsion Laboratoryn Amy Mainzer kertoi guesswhozoo.com: lle.

Mainzer on NEOWISE-tehtävän päätutkija, joka etsii maanläheisiä asteroideja käyttämällä Laajakentäinen infrapunatutkija (WISE) avaruusalus, joka kiertää planeettamme lähellä. Vaikka WISE voi hyvin nykyisellä kolmivuotisella tehtäväänsä, joka päättyy vuonna 2016, Mainzer sanoi, että Lagrangen pisteeseen sijoitettu avaruusalus pystyy tekemään enemmän.

Kaukana auringon häiritsevästä lämmöstä ja valosta Lagrange-pisteessä oleva asteroidia metsästävä avaruusalus olisi herkempi asteroidien pienille infrapunasignaaleille. Se voi osoittaa moniin suuntiin, paitsi hyvin lähellä aurinkoa. Ja se ei tarvitse jäähdytysnestettä pysyäkseen viileänä, kuten WISE edellytti tehtävänsä ensimmäisessä vaiheessa vuosina 2009–2011 - sijainti itsessään mahdollistaisi luonnollisen jäähdytyksen. James Webb-avaruusteleskooppi hyödyntää aurinko-maapallon L2-lämpötilan ympäristöä auttaakseen pitämään viileänä.

L1 ja L2 mahdollistavat myös valtavan kaistanleveyden, koska perinteisen Ka-kaistaradion kautta tiedonsiirtonopeudet ovat erittäin suuret, Mainzer sanoi. Muuten tiedonsiirtonopeudet muuttuvat vain hyvin hitaiksi, hän sanoi, koska auringon ympäri kiertävä avaruusalus (joka tunnetaan heliocentrisenä kiertoradana) ajaisi lopulta kaukana Maasta.

Lagrangen pistetiede

Useita tähtitieteellisiä ja maan observatorioita sijaitsee Lagrangen pisteissä, ja ne tarjoavat näköalapaikan planeetallemme ja avaruudelle, jota et voi saada läheltä. Tutkijat suorittavat myös määräajoin tutkimuksia Lagrangen pisteissä luonnossa esiintyvistä pienistä kappaleista. Tässä muutamia viimeaikaisia ​​tieteellisiä tuloksia:

Vuonna 2016 NASA julkaisi videon maapallon pyörimisestä koko vuoden ajan. Aikaväli perustui 3000 kuvaan joka toinen tunti, jotka EPIC-kamera otti Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) -satelliitissa, joka oli L1: ssä. Kauniiden näkymien lisäksi EPIC tarjoaa tutkijoille mittareita ilmastosta, kuten pilvien korkeudesta, ultraviolettisäteilystä tai otsonin ja aerosolien tasosta.

Helmikuussa 2017 OSIRIS-REX-operaatio-joka oli matkalla asteroidi Bennuun-vietti noin 10 päivää etsimässä lisää troijalaisia ​​asteroideja Lagrangen pisteistä lähellä Maata. `` Se olisi kiehtovin asia, jonka voimme löytää '', lähetystyön johtava tutkija Dante Lauretta, Arizonan yliopiston Lunar and Planetary Laboratoryn planeetatieteilijä, kertoi tammikuussa NASAn tieteelliselle neuvoa -antavalle ryhmälle. Haku ei paljastanut uusia troijalaisia, mutta ehkä muut avaruusalukset etsivät uudelleen tulevaisuudessa.

Vuoden 2017 tutkimus viittaa siihen, että Marsin lähellä olevat troijalaiset asteroidit ovat planeetalta eivätkä vangita asteroideja muista avaruuden alueista. Tupakoiva ase on, että ainakin kolme Marsin yhdeksästä troijalaisesta asteroidista sisältää paljon oliviinia. Tämä mineraali on harvinainen asteroideissa, mutta yleinen suuremmissa kappaleissa (mukaan lukien Mars, jolla on se törmäysaltaissa). Vaikka maapallolla ja Venuksella on myös oliviinia, johtava kirjailija David Polishook, Israelin Weizmann -instituutin tutkija, kertoi guesswhozoo.comille, että Marsin on paljon helpompi kaapata asteroideja omalta pinnaltaan.

Viiteeditori Tim Sharp osallistui tähän artikkeliin.

Lisäresurssit