Точки на Лагранж: дефиниция, перспективи за използването им в космическите дейности

Липсата на гравитация или, както астрономите наричат ​​това явление, точките на Лагранж (след като механикът, астрономът и математикът от Франция на епохата на Просвещението - Джоузеф Луис Лагранж), накратко обозначени с L1 и по-нататък с L5, не са само точки. Това е огромно пространство на пространството - на много милиони километри, където законите на гравитацията не работят. А това означава, че всеки предмет, който случайно попадне там, не може да се върне. Гигантските пространства, обозначени като точки на Лагранж, където не е възможно движение, ще го уловят и никога няма да го освободят. И ако бъде освободен, това е много скоро.

математик

През 1736 г. известният италианец е роден в Торино, Франция, който заедно с Ойлер става най-великият математик от осемнадесети век. Особено известен е изключителното му овладяване на обобщението и синтеза на различни научни материали. Джоузеф Луи Лагранж пише трактат за аналитичната механика, който веднага се превръща в класик на математическата наука, тъй като той установява много основни математически принципи, включително принципа на възможните измествания. Най-сетне Лагранж математизира механиката.

Той също така направи огромен принос към теорията на числата, математически анализ числени методи, теория на вероятностите. Той създаде смятане на вариациите. Приносът му в астрономията обаче не е по-малък. Неговото откритие - точките на Лагранж - в продължение на няколко века възбуждаха всички съзнателни умове и това все още се случва. Човек може да си представи колко интересни неща са натрупали в това пространство четири и половина милиарда години!

проучване

Не само облаците прах, астероидите и скритите планети могат да бъдат там. Много хора подозират, че именно в тези недостъпни, негравитационни пространства, известните „зелени хора“ от други планети се скриха и от чудесните си „плочи“ наблюдаваха как технологичният прогрес на Земята се движи, приближавайки човечеството до пълната му деградация.

В тези минали векове на такъв план научните спекулации не са престанали, но скоро ще бъдат премахнати. Човечеството се е приближило най-накрая до разкриването на тази тайна. Двата космически кораба, включени в изследването на Слънцето, преминаха към проучвания на друг план. И те са на път да достигнат тези мистериозни пространства, обозначени с L4 и L5, и да открият на място какво се крият в точките на Лагранж.

Мисията

Дори ако тези посланици на Земята не намерят чужди кораби там, така или иначе, много учени просто ще се радват да открият в тези точки някакви космически скални фрагменти от невероятна възраст. И със сигурност се крие удивително население от голямо разнообразие от обекти. Астрономите ще търсят небесни тела, използване на специални инструменти, които се съхраняват на борда на космическите сонди.

Разбира се, всичко това е само спекулация и може би няма да бъдат открити небесни тела. Въпреки че Джоузеф Луис Лагранж беше сигурен, че може да се намери много. Тези бъдещи открития биха могли да предоставят липсващата информация за това как е сформирана Слънчевата система, позволявайки на семейството да разбере много от колосалните взаимодействия, които също са образували Луната. Може би това знание ще предупреди земляните за бъдещи сблъсъци на космически тела с нашата планета.

Същността на ученията

Точките на Лагранж в пространството са открити през 1772 г., когато математикът е изчислил такъв феномен: Земята, както вече е била известна, има гравитационно поле и задължително неутрализира привличането на Слънцето точно в определените точки в пространството. И това са единствените области, в които обектът наистина трябва да стане безтегловен. Петте точки на Лагранж са изключително интересни в пълния им състав. Въпреки това, L4 и L5 интриги повече от всеки друг. Това са единствените стабилни райони. Например, точките на Лагранж L2 и L1 също ще бъдат забавени от летящ астероид, но след известно време той ще бъде пуснат в по-нататъшен полет, но ако обектът попадне в L4 или L5 пространство, той може да каже сбогом на останалата част от космоса дори завинаги.

Не е далеч от Земята, само около сто и петдесет милиона километра, и тези точки са разположени директно върху орбиталната равнина, но най-вероятно няма да се получи. Това са точките на Лагранж на Земята: L4 е на шестдесет градуса пред нашата планета, а L5 е под същия ъгъл зад него и заедно се въртим около Слънцето. Вероятно те защитават Земята от падането на астероиди и други космически тела върху нея, като ги лишават от собственото им движение в своето негравитационно пространство. Най-интересното е, че същата картина се наблюдава и около други планети, а наличието на такива зони вече е открито.

капани

Макс Волф открива през 1906 г. астероид, който нарича Ахил. Беше между Юпитер и Марс, зад главната астероиден пояс. Разглеждайки данните, ученът осъзнал, че Ахил е бил хванат в капана на J4 като лупус. След това откритие се появи вълна от търсения на подобни примери. Всички находки в тези точки са кръстени на героите от Троянската война. В момента те откриха малко по-малко от хиляда астероиди, които бяха уловени в антигравитационните си мрежи от точките на Юпитер на Лагранж. Земята, луната - това е, което най-много интересува учените.

Троянските астероиди около други планети трудно се забелязват. Сатурн не е намерен, Нептун - само един. Но Земята внимателно крие своите пространства, и че тя се съхранява там, все още не е изследвана. Очакваме информация от сондите, които са започнали да търсят - какво ще открият от това, което е скрито от нас точките на Лагранж?

земя

Слънцето е твърде близо до L4 и L5, поради което те са толкова трудно да се видят от Земята. През нощта зоната L5 е почти на хоризонта и бързо излиза, докато L4, напротив, е скрита в зоните. Освен това трябва да разгледате огромните области, по-големи от луната, в най-пълното въплъщение. Въпреки това търсенето продължава. През 90-те години за тези изследвания е използван телескоп, разположен в Хавай. Интересни факти не бяха намерени, а защото учените постепенно се охлаждаха до тази мистерия.

Съвсем наскоро бе започнато автоматично търсене на астероиди, разположени близо до Земята, като се обръща особено внимание на космическите обекти в районите на точките на Лагранж. Досега обаче нищо не можеше да бъде открито. Специалната надежда на учените е за сондите на космическия кораб STEREO, което може донякъде да изясни ситуацията. Припомнете си, че те не са адаптирани към търсенето на астероиди, а към изучаването на слънчевите бури. Въпреки това, те бяха пуснати през 2006 г. ясно в орбита - една отпред, другата зад Земята и следователно ще могат да наблюдават не само слънчевата активност. За да направите това, при приближаване към зоните L4 и L5, нашите самолети ще бъдат преконфигурирани до по-бавен полет, което няма да им позволи да попаднат в гравитационния капан.

Откъде идва луната?

Защо нашата Земя има такъв масивен сателит, откъдето идва - тези въпроси винаги са притеснявали човечеството. Днес много учени смятат, че тя е била образувана от различни космически отломки, фрагменти от космически обект с размерите на планетата Марс, който се е разбил на Земята преди четири милиарда години. Как стана така, че след такъв сблъсък Земята все още съществува? В края на краищата, трябваше да е точно обратното: Земята беше пух и без луна. И тогава огромното космическо тяло се разпадна на парчета от удар и формира любимия ни спътник на поети от останките, как така?

Само едно обяснение. това космически обект трябва да се формира някъде наблизо, за да не се налага време да се ускори по време на полет. Тази хипотеза се потвърждава от откриването в лунната почва на точно същото количество изотопи на кислорода, както на Земята. Марс има различни отношения. Но как може да се образува такова огромно небесно тяло, буквално до него, незабелязано и не се сблъсква с Земята много по-рано? Но ако се формира в една от точките на Лагранж, това обяснява всичко. Образуването е близо до Земята - следователно, изотопите на кислорода имат същото количество. В същата орбита може да има скорост, близка до същата. И ако сондите, които летят до точките на Лагранж, открият останките от този космически обект, теорията, която можем да приемем, е доказана.

Заплахата

Някои астрономи са предположили, че в такива обширни пространства като точките на Лагранж тялото може да е с размер на планета, защото веществото, необходимо за неговото формиране, е събрано там за четири и половина милиарда години. Планетите и след това съставени от космически прах и газ, и L4 и L5 бяха и остават отлични батерии за тази цел. Е, може би не една планета, но астероид от зловещи измерения може да се крие там.

Но това е бомба със закъснител, скрита от любопитни очи. Най-близките планети, особено Венера, могат да имат такова гравитационно влияние, което постепенно отвлича този колос от точката на Лагранж и го насочва директно към Земята. И ако там намерят такова космическо тяло, ще трябва да го взривят и да вземат фрагментите за изследване.

Задачата на трите органа

Слънчевата система има огромен брой ефекти, естествено свързани с движението на планетите, Луната, Земята. Същият ефект са и точките на Лагранж. Как ще взаимодейства космическият кораб с тях? Тук е Земята, а Луната лети около нея в кръгова орбита и нищо друго в природата изглежда не е там. Това е ограничена задача от три тела, където третата е разглежданият космически кораб и неговото движение. Ако е на линията, която свързва Луната и Земята, тогава ще почувствате две гравитационни ускорения - привличането на Луната, привличането на Земята, плюс една трета - центростремителната - ще добавят към тези ускорения, защото тази линия се върти постоянно.

На орбита

Разбира се, не може да има точка, в която всички тези ускорения се пресичат, ще се нулира. Това ще бъде точка на равновесие, в противен случай тя е точка на Лагранж (или точка на либрация). Има пет такива точки. Първите три свързват Луната и Земята, това са колинеарните точки на Лагранж. Космическият кораб, поставен в някоя от тези точки, ще виси там, а ако се отклони леко, ще намери своя собствена орбита в околността.

Нещо повече, тя неизбежно ще се промени, защото Луната не обикаля Земята в кръг, а орбитата му е леко удължена. И слънцето, разбира се, засяга. Но този метод има бъдеще, защото е евтино да се коригира орбитата на апарата на територията, където се намират точките на Лагранж. Тук можете да използвате тласкач. Близостта на тези точки е удобна за използване дори при полети с пилотирани космически полети.

Система Земя-Слънце

Тук също има пет точки на либрация, а космическите изследвания са си поставили съвсем различни задачи, отколкото в развитието на близката луна. Първите полети бяха извършени от 1978 г. и няколко интересни мисии имаха време да бъдат реализирани. Основната цел е да се следи слънчевата активност и слънчевия вятър. Това стана по-възможно, когато се използва точката L1 Lagrange. L2 е интересен за астрофизиците, тъй като устройството от околността на тази точка може да използва телескоп, защитен от слънчева радиация, защото той е постоянно насочен към другата му страна. Астрофизичните наблюдения могат да бъдат извършени с най-чисти изчисления.

Проекти, свързани с точките на Лагранж, Луна-Земя, в нашата страна сега практически не са ангажирани, давайки тази тема на европейски и американски учени. И те са ангажирани в соларни точки, които вече са натрупали богат опит. Големите програми обаче завършиха със Съветския съюз.