จุดลากรองจ์ตั้งชื่อตามนักคณิตศาสตร์ชื่อดังในศตวรรษที่ 18 ผู้บรรยายแนวคิดเรื่องปัญหาสามตัวในงานของเขาในปี 1772 จุดเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าจุดลากรองจ์และจุดสอบเทียบ

แต่จุดลากรองจ์คืออะไรจากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ ไม่ใช่ทางประวัติศาสตร์

จุดลากรองจ์คือจุดในอวกาศที่แรงโน้มถ่วงรวมกันของวัตถุที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่สองวัตถุ เช่น โลกและดวงอาทิตย์ หรือโลกและดวงจันทร์ มีค่าเท่ากับแรงเหวี่ยงที่สัมผัสได้จากวัตถุที่สามที่เล็กกว่ามาก อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของวัตถุเหล่านี้ จุดสมดุลถูกสร้างขึ้นโดยที่ยานอวกาศสามารถจอดและดำเนินการสังเกตการณ์ได้

เรารู้ห้าประเด็นดังกล่าว ทั้งสามตั้งอยู่ตามแนวเส้นที่เชื่อมต่อวัตถุขนาดใหญ่สองชิ้น หากเราเชื่อมโยงระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ จุดแรก L1 อยู่ระหว่างจุดทั้งสองพอดี ระยะทางจากโลกถึงมันคือหนึ่งล้านไมล์ จากจุดนี้จะมองเห็นดวงอาทิตย์ได้อย่างชัดเจนเสมอ ปัจจุบันนี้ "ดวงตา" ของ SOHO จับภาพได้อย่างสมบูรณ์ - หอดูดาวสุริยะและเฮลิโอสเฟียร์ รวมถึงหอดูดาวสภาพอากาศในห้วงอวกาศ

นอกจากนี้ยังมี L2 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกหนึ่งล้านไมล์ เช่นเดียวกับน้องสาวของมัน แต่กลับมีทิศทางตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์ เมื่อถึงจุดที่กำหนดโดยมีโลก ดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์อยู่ด้านหลัง ยานอวกาศจะสามารถมองเห็นห้วงอวกาศได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์กำลังตรวจวัดรังสีคอสมิกพื้นหลังในบริเวณนี้ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากบิ๊กแบง มีการวางแผนที่จะย้ายกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ไปยังภูมิภาคนี้ในปี 2561

จุดลากรองจ์อีกจุดหนึ่ง - L3 - ตั้งอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับโลก เธอมักจะอยู่หลังดวงอาทิตย์และถูกซ่อนไว้ตลอดไป อนึ่ง, จำนวนมากนิยายวิทยาศาสตร์บอกโลกเกี่ยวกับดาวเคราะห์ลับดวงหนึ่งซึ่งอยู่ที่จุดนี้ มีแม้กระทั่งภาพยนตร์ฮอลลีวูดเรื่อง Man from Planet X

อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่าทั้งสามจุดไม่เสถียร พวกเขามีความสมดุลที่ไม่แน่นอน กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากยานอวกาศจะลอยไปทางหรือออกจากโลก มันก็จะตกสู่ดวงอาทิตย์หรือบนโลกของเราอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ คือจะมีลักษณะเป็นเกวียนซึ่งอยู่บนยอดเนินสูงชันมาก ดังนั้นเรือจะต้องทำการปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องเพื่อป้องกันโศกนาฏกรรมไม่ให้เกิดขึ้น

เป็นเรื่องดีที่มีจุดคงที่มากกว่า - L4, L5 ความมั่นคงเทียบได้กับลูกบอลในชามใบใหญ่ จุดเหล่านี้อยู่ตามแนววงโคจรของโลก 60 องศาทั้งด้านหลังและหน้าบ้านเรา ด้วยวิธีนี้ จะเกิดรูปสามเหลี่ยมด้านเท่าสองรูปขึ้น โดยมีมวลขนาดใหญ่ยื่นออกมาเป็นจุดยอด เช่น โลกหรือดวงอาทิตย์

เนื่องจากจุดเหล่านี้มีเสถียรภาพ ฝุ่นจักรวาลและดาวเคราะห์น้อยจึงสะสมอยู่ในพื้นที่อย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ดาวเคราะห์น้อยยังถูกเรียกว่าโทรจันเนื่องจากมีการเรียกตามชื่อต่อไปนี้: Agamemnon, Achilles, Hector ตั้งอยู่ระหว่างดวงอาทิตย์และดาวพฤหัสบดี ดังที่ NASA กล่าวไว้ มีดาวเคราะห์น้อยที่คล้ายกันหลายพันดวง ซึ่งรวมถึง Trojan 2010 TK7 อันโด่งดังด้วย

เชื่อกันว่า L4, L5 นั้นยอดเยี่ยมในการจัดระเบียบอาณานิคมที่นั่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากพวกมันค่อนข้างใกล้กับโลก

ความน่าดึงดูดใจของคะแนนลากรองจ์

เรือที่จุดลากรองจ์ L1 และ 2 อยู่ห่างไกลจากความร้อนของดวงอาทิตย์ อาจมีความไวเพียงพอที่จะใช้รังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากดาวเคราะห์น้อย นอกจากนี้ ในกรณีนี้ ไม่จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนของเคส สัญญาณอินฟราเรดเหล่านี้สามารถใช้เป็นแนวทางในการหลีกเลี่ยงเส้นทางไปยังดวงอาทิตย์ได้ นอกจากนี้จุดเหล่านี้ยังมีปริมาณงานที่ค่อนข้างสูง ความเร็วในการสื่อสารสูงกว่าเมื่อใช้ Ka-band มาก ท้ายที่สุด หากเรืออยู่ในวงโคจรเฮลิโอเซนทริค (รอบดวงอาทิตย์) ระยะทางที่ห่างจากโลกมากเกินไปก็จะส่งผลเสียต่อความเร็วในการส่งข้อมูล

เมื่อโจเซฟ หลุยส์ ลากรองจ์ทำงานเกี่ยวกับปัญหาของวัตถุขนาดใหญ่สองชิ้น (ปัญหาที่จำกัดของวัตถุสามชิ้น) เขาค้นพบว่าในระบบดังกล่าวมี 5 จุดที่มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: ถ้าพวกมันมีวัตถุที่มีมวลเล็กน้อย (เทียบกับวัตถุขนาดใหญ่ ) จากนั้นวัตถุเหล่านี้จะไม่เคลื่อนไหวเมื่อเทียบกับวัตถุขนาดใหญ่ทั้งสองนั้น จุดสำคัญ: วัตถุขนาดใหญ่จะต้องหมุนรอบจุดศูนย์กลางมวลร่วม แต่ถ้าพวกมันพักอยู่ ทฤษฎีทั้งหมดนี้ใช้ไม่ได้ที่นี่ ตอนนี้คุณจะเข้าใจว่าทำไม

แน่นอนว่าตัวอย่างที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดคือดวงอาทิตย์และโลก และเราจะพิจารณาพวกมัน สามจุดแรก L1, L2, L3 ตั้งอยู่บนเส้นเชื่อมระหว่างศูนย์กลางมวลของโลกและดวงอาทิตย์

จุด L1 ตั้งอยู่ระหว่างวัตถุ (ใกล้โลกมากขึ้น) ทำไมมันถึงอยู่ที่นั่น? ลองจินตนาการว่าระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์มีดาวเคราะห์น้อยดวงเล็กๆ ดวงหนึ่งที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ตามกฎแล้ววัตถุในวงโคจรของโลกมีความถี่การหมุนรอบตัวเองสูงกว่าโลก (แต่ไม่จำเป็น) ดังนั้นหากดาวเคราะห์น้อยของเรามีความถี่การหมุนรอบที่สูงกว่าจากนั้นในบางครั้งมันจะบินผ่านโลกของเราและมันจะช้าลง มันลดลงตามแรงโน้มถ่วง และในที่สุดความถี่การโคจรของดาวเคราะห์น้อยก็จะกลายเป็นความถี่เดียวกันกับความถี่ของโลก หากความถี่การหมุนของโลกสูงขึ้น เมื่อบินผ่านดาวเคราะห์น้อยเป็นครั้งคราว ก็จะดึงมันไปพร้อมกับมันและเร่งความเร็วขึ้น และผลลัพธ์ก็เหมือนกัน: ความถี่การหมุนของโลกและดาวเคราะห์น้อยจะเท่ากัน แต่จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อวงโคจรของดาวเคราะห์น้อยผ่านจุด L1

จุด L2 ตั้งอยู่ด้านหลังโลก อาจดูเหมือนว่าดาวเคราะห์น้อยในจินตนาการของเรา ณ จุดนี้ควรถูกดึงดูดมายังโลกและดวงอาทิตย์ เนื่องจากพวกมันอยู่ด้านเดียวกัน แต่ไม่ใช่ อย่าลืมว่าระบบหมุนอยู่และด้วยเหตุนี้แรงเหวี่ยงที่กระทำบนดาวเคราะห์น้อยจึงถูกทำให้เท่ากันโดยแรงโน้มถ่วงของโลกและดวงอาทิตย์ โดยทั่วไปวัตถุที่อยู่นอกวงโคจรของโลกจะมีความถี่ในการโคจรต่ำกว่าโลก (ไม่เสมอไปเช่นกัน) ดังนั้นสาระสำคัญจึงเหมือนกัน: วงโคจรของดาวเคราะห์น้อยเคลื่อนผ่าน L2 และโลกบินผ่านเป็นครั้งคราวดึงดาวเคราะห์น้อยไปด้วยในที่สุดทำให้ความถี่ของวงโคจรของมันเท่ากันกับของมันเอง

จุด L3 ตั้งอยู่ด้านหลังดวงอาทิตย์ คุณจำได้ไหมว่านักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์เคยมีความคิดที่ว่าอีกฟากหนึ่งของดวงอาทิตย์มีดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่ง เช่น เคาน์เตอร์-เอิร์ธ ดังนั้น จุด L3 เกือบจะถึงจุดนั้น แต่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เล็กน้อย และไม่ได้อยู่ในวงโคจรของโลกพอดี เนื่องจากจุดศูนย์กลางมวลของระบบดวงอาทิตย์-โลกไม่ตรงกับจุดศูนย์กลางมวลของดวงอาทิตย์ ด้วยความถี่ของการปฏิวัติของดาวเคราะห์น้อยที่จุด L3 ทุกอย่างชัดเจน มันควรจะเหมือนกับของโลก ถ้ามันเล็กกว่าดาวเคราะห์น้อยก็จะตกสู่ดวงอาทิตย์ ถ้ามันใหญ่กว่านั้นก็จะบินหนีไป อย่างไรก็ตาม จุดนี้เป็นจุดที่ไม่เสถียรที่สุดซึ่งแกว่งไปมาเนื่องจากอิทธิพลของดาวเคราะห์ดวงอื่นโดยเฉพาะดาวศุกร์

L4 และ L5 ตั้งอยู่ในวงโคจรที่มีขนาดใหญ่กว่าโลกเล็กน้อย และด้วยวิธีต่อไปนี้ ลองจินตนาการว่าจากจุดศูนย์กลางมวลของระบบดวงอาทิตย์-โลก เรากำหนดทิศทางลำแสงหนึ่งไปยังโลกและลำแสงอีกลำหนึ่ง เพื่อให้มุม ระหว่างคานเหล่านี้อยู่ที่ 60 องศา และทั้งสองทิศทางคือทวนเข็มนาฬิกาและตามเข็มนาฬิกา ดังนั้นในลำแสงหนึ่งจึงมี L4 และอีกอันหนึ่งคือ L5 L4 จะอยู่ด้านหน้าโลกในทิศทางการเคลื่อนที่นั่นคือราวกับว่ากำลังหนีออกจากโลก และ L5 ก็จะตามโลกทัน ระยะทางจากจุดใดๆ เหล่านี้ไปยังโลกและดวงอาทิตย์จะเท่ากัน ตอนนี้นึกถึงกฎหมายแล้ว แรงโน้มถ่วงสากลเราสังเกตว่าแรงดึงดูดนั้นแปรผันตามมวล ซึ่งหมายความว่าดาวเคราะห์น้อยของเราใน L4 หรือ L5 จะถูกดึงดูดมายังโลกซึ่งมีกำลังอ่อนกว่าโลกหลายเท่าในขณะที่โลกเบากว่าดวงอาทิตย์ หากเราสร้างเวกเตอร์ของแรงเหล่านี้ในเชิงเรขาคณิตล้วนๆ ผลลัพธ์ที่ได้จะมุ่งตรงไปที่จุดศูนย์กลางแบรี (จุดศูนย์กลางมวลของระบบดวงอาทิตย์-โลก) ดวงอาทิตย์และโลกหมุนรอบศูนย์กลางแบรีด้วยความถี่เท่ากัน และดาวเคราะห์น้อยใน L4 และ L5 ก็จะหมุนรอบด้วยความถี่เดียวกันเช่นกัน L4 เรียกว่าชาวกรีก และ L5 เรียกว่าโทรจัน ตามชื่อดาวเคราะห์น้อยโทรจันของดาวพฤหัสบดี (อ่านเพิ่มเติมใน Wiki)

"คะแนน" เหล่านี้คืออะไร เหตุใดจึงน่าสนใจในโครงการอวกาศ และมีวิธีปฏิบัติในการใช้หรือไม่ คณะบรรณาธิการของพอร์ทัล Planet Queen ได้ตอบคำถามเหล่านี้กับ Doctor of Technical Sciences Yuri Petrovich Ulybyshev

การสัมภาษณ์ดำเนินการโดย Oleg Nikolaevich Volkov รองหัวหน้าโครงการ "Great Beginning"

Volkov O.N.: แขกของพอร์ทัลอินเทอร์เน็ต "Planet Korolev" เป็นรองหัวหน้าศูนย์วิทยาศาสตร์และเทคนิคของ Energia Rocket and Space Corporation, หัวหน้าแผนก Space Ballistics, Doctor of Technical Sciences Yuri Petrovich Ulybyshev ยูริ เปโตรวิช สวัสดีตอนบ่าย!

.: สวัสดีตอนบ่าย.

V.: การมีอยู่ของระบบที่มีมนุษย์ควบคุมในวงโคจรโลกต่ำไม่ใช่เรื่องแปลกใหม่ นี่เป็นเรื่องธรรมดาและคุ้นเคย ใน เมื่อเร็วๆ นี้ชุมชนอวกาศนานาชาติกำลังแสดงความสนใจในโครงการอวกาศอื่นๆ ที่คาดว่าจะเป็นเจ้าภาพ คอมเพล็กซ์อวกาศรวมถึงผู้ที่ประจำอยู่ที่จุดที่เรียกว่าลากรองจ์ หนึ่งในนั้นคือโครงการสถานีอวกาศเยี่ยมชม โครงการสถานีที่วางเพื่อค้นหา ดาวเคราะห์น้อยที่เป็นอันตรายและการติดตามดวงจันทร์

คะแนนลากรองจ์คืออะไร? สาระสำคัญของพวกเขาคืออะไรจากมุมมองของกลศาสตร์ท้องฟ้า? ประวัติความเป็นมาของการวิจัยเชิงทฤษฎีในประเด็นนี้เป็นอย่างไร? ผลลัพธ์หลักของการวิจัยคืออะไร?

ยู.: ในระบบสุริยะของเรา มีผลกระทบทางธรรมชาติมากมายที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของโลก ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ ซึ่งรวมถึงจุดที่เรียกว่าลากรองจ์ด้วย ใน วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์พวกมันมักถูกเรียกว่าจุดจำลองด้วยซ้ำ เพื่ออธิบายสาระสำคัญทางกายภาพของปรากฏการณ์นี้ ให้เราพิจารณาก่อน ระบบที่เรียบง่าย. มีโลกอยู่และดวงจันทร์ก็บินไปรอบ ๆ เป็นวงโคจรเป็นวงกลม ไม่มีอะไรอื่นในธรรมชาติ นี่คือสิ่งที่เรียกว่าปัญหาสามร่างกายที่ถูกจำกัด และในปัญหานี้เราจะพิจารณายานอวกาศและการเคลื่อนไหวที่เป็นไปได้

สิ่งแรกที่นึกได้คือจะเกิดอะไรขึ้นหากยานอวกาศตั้งอยู่บนเส้นที่เชื่อมระหว่างโลกและดวงจันทร์ ถ้าเราเคลื่อนที่ไปตามเส้นนี้ เราจะมีความเร่งโน้มถ่วง 2 ระดับ ได้แก่ แรงดึงดูดของโลก แรงดึงดูดของดวงจันทร์ และบวกกับความเร่งสู่ศูนย์กลางเนื่องจากเส้นนี้หมุนอยู่ตลอดเวลา เห็นได้ชัดว่า ณ จุดหนึ่งการเร่งความเร็วทั้งสามนี้เนื่องจากความจริงที่ว่าพวกมันมีทิศทางที่แตกต่างกันและอยู่ในบรรทัดเดียวกันสามารถกลายเป็นศูนย์ได้นั่นคือ นี่จะเป็นจุดสมดุล จุดนี้เรียกว่าจุดลากรองจ์หรือจุดสอบเทียบ ในความเป็นจริงมีจุดดังกล่าวอยู่ห้าจุด โดยสามจุดอยู่บนเส้นหมุนที่เชื่อมระหว่างโลกและดวงจันทร์ เรียกว่าจุดบรรจบกันแบบคอลลิเนียร์ คนแรกที่เราได้พูดคุยกันถูกกำหนดไว้ล 1 ดวงที่สองอยู่หลังดวงจันทร์- ล 2 และจุดคอลลิเนียร์จุดที่สาม- ล 3 ตั้งอยู่บนฝั่งตรงข้ามของโลกสัมพันธ์กับดวงจันทร์ เหล่านั้น. อยู่บนเส้นนี้แต่ไปในทิศทางตรงกันข้าม นี่คือสามแต้มแรก

มีอีกสองจุดที่อยู่นอกเส้นนี้ทั้งสองด้าน เรียกว่าจุดจำลองสามเหลี่ยม จุดทั้งหมดเหล่านี้แสดงในรูปนี้ (รูปที่ 1) นี่เป็นภาพในอุดมคติ

รูปที่ 1.

ทีนี้ ถ้าเราวางยานอวกาศไว้ที่จุดใดจุดหนึ่ง ยานอวกาศก็จะยังคงอยู่ในกรอบของระบบที่เรียบง่ายเช่นนี้ตลอดไป หากเราเบี่ยงเบนไปจากจุดเหล่านี้เล็กน้อย วงโคจรคาบก็อาจมีอยู่ในบริเวณใกล้เคียง เรียกอีกอย่างว่าวงโคจรรัศมี (ดูรูปที่ 2) และยานอวกาศจะสามารถเคลื่อนที่รอบจุดนี้ในวงโคจรที่แปลกประหลาดเช่นนี้ได้ ถ้าเราพูดถึงจุดสอบเทียบล 1, ล 2 ระบบ โลก - ดวงจันทร์ ระยะเวลาการเคลื่อนที่ตามวงโคจรเหล่านี้จะอยู่ที่ประมาณ 12 - 14 วัน และสามารถเลือกได้ด้วยวิธีที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

รูปที่ 2.

จริงๆแล้วถ้าเราย้อนกลับไป ชีวิตจริงและพิจารณาปัญหานี้ตามสูตรที่แน่นอนแล้วทุกอย่างจะซับซ้อนยิ่งขึ้น เหล่านั้น. ยานอวกาศไม่สามารถอยู่ในวงโคจรดังกล่าวได้เป็นเวลานานมาก กล่าวคือ มากกว่าหนึ่งช่วง และไม่สามารถอยู่ในวงโคจรดังกล่าวได้ เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า:

ประการแรก วงโคจรของดวงจันทร์รอบโลกไม่ใช่ทรงกลม แต่เป็นวงรีเล็กน้อย

นอกจากนี้ยานอวกาศจะได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และความกดดันของแสงแดด

ส่งผลให้ยานอวกาศไม่สามารถอยู่ในวงโคจรดังกล่าวได้ ดังนั้นจากมุมมองของการบินอวกาศในวงโคจรดังกล่าวจึงจำเป็นต้องปล่อยยานอวกาศเข้าสู่วงโคจรรัศมีที่เหมาะสมจากนั้นจึงทำการซ้อมรบเป็นระยะเพื่อรักษาไว้

ตามมาตรฐานการบินระหว่างดาวเคราะห์ ค่าเชื้อเพลิงในการรักษาวงโคจรดังกล่าวค่อนข้างน้อย ไม่เกิน 50 - 80 เมตร/วินาทีต่อปี เพื่อการเปรียบเทียบ ฉันสามารถพูดได้ว่าการรักษาวงโคจรของดาวเทียมค้างฟ้าต่อปีอยู่ที่ 50 เมตร/วินาทีเช่นกัน ที่นั่นเราเก็บดาวเทียมค้างฟ้าไว้ใกล้จุดคงที่ - งานนี้ง่ายกว่ามาก ที่นี่เราต้องเก็บยานอวกาศไว้ในบริเวณใกล้เคียงกับวงโคจรรัศมีดังกล่าว โดยหลักการแล้ว งานนี้เป็นไปได้ในทางปฏิบัติ ยิ่งไปกว่านั้น มันสามารถใช้งานโดยใช้เครื่องยนต์ที่มีแรงขับต่ำ และการซ้อมรบแต่ละครั้งจะเป็นเพียงเศษเสี้ยวของเมตรหรือหนึ่งหน่วยของเมตร/วินาที นี่แสดงให้เห็นความเป็นไปได้ในการใช้วงโคจรในบริเวณใกล้เคียงกับจุดเหล่านี้ เที่ยวบินอวกาศรวมถึงพวกที่มีมนุษย์ด้วย

จากมุมมองแล้ว เหตุใดจึงมีประโยชน์ และเหตุใดจึงน่าสนใจ โดยเฉพาะด้านอวกาศเชิงปฏิบัติ

หากทุกท่านยังจำโครงการอเมริกัน”อพอลโล " ซึ่งใช้วงโคจรของดวงจันทร์ที่ยานพาหนะลงมาร่อนลงบนพื้นผิวดวงจันทร์ หลังจากนั้นครู่หนึ่งก็กลับสู่วงโคจรของดวงจันทร์แล้วบินเข้าหาโลก วงโคจรรอบดวงจันทร์เป็นที่สนใจอยู่บ้าง แต่ก็ไม่สะดวกสำหรับนักบินอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุมเสมอไป เราอาจมีสถานการณ์ฉุกเฉินต่างๆ กัน นอกจากนี้ เป็นเรื่องธรรมดาที่เราต้องการศึกษาดวงจันทร์ไม่เพียงแต่ในบริเวณใกล้จุดใดจุดหนึ่งเท่านั้น แต่โดยทั่วไปต้องการศึกษาดวงจันทร์ทั้งดวงด้วย ผลปรากฏว่าการใช้วงโคจรของดวงจันทร์เกี่ยวข้องกับข้อจำกัดหลายประการ มีข้อจำกัดในวันที่เปิดตัวและวันที่กลับจากวงโคจรดวงจันทร์ พารามิเตอร์ของวงโคจรของดวงจันทร์อาจขึ้นอยู่กับพลังงานที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่น บริเวณขั้วโลกอาจไม่สามารถเข้าถึงได้ แต่ข้อโต้แย้งที่สำคัญที่สุดที่สนับสนุนสถานีอวกาศซึ่งอยู่ใกล้จุดจำลองก็คือ:

ประการแรก เราสามารถส่งออกจากโลกเมื่อใดก็ได้

หากสถานีอยู่ที่จุดจำลอง และนักบินอวกาศต้องบินไปยังดวงจันทร์ พวกเขาสามารถบินจากจุดจำลองหรือจากวงโคจรรัศมี ไปยังจุดใดก็ได้บนพื้นผิวดวงจันทร์

ขณะนี้ลูกเรือมาถึงแล้ว: จากมุมมองของนักบินอวกาศที่มีคนขับ สิ่งสำคัญมากคือต้องแน่ใจว่ามีความเป็นไปได้ที่จะส่งลูกเรือกลับอย่างรวดเร็วในกรณีที่มีสถานการณ์ฉุกเฉิน ความเจ็บป่วยของลูกเรือ ฯลฯ หากเรากำลังพูดถึงวงโคจรของดวงจันทร์ เราอาจต้องรอประมาณ 2 สัปดาห์ก่อนถึงเวลาปล่อย แต่ที่นี่เราสามารถปล่อยเมื่อใดก็ได้จากดวงจันทร์ไปยังสถานีที่จุดบรรจบแล้วจึงมาถึงโลก หรือ โดยหลักการแล้วมุ่งสู่โลกโดยตรง ข้อดีดังกล่าวค่อนข้างมองเห็นได้ชัดเจน

ตัวเลือกที่มี: L1 หรือ L2 มีความแตกต่างบางประการ ดังที่คุณทราบ ดวงจันทร์หันหน้าไปทางเราในด้านเดียวกันเสมอ นั่นคือ คาบการหมุนของมันเองจะเท่ากับคาบที่มันเคลื่อนที่รอบโลก เป็นผลให้ด้านไกลของดวงจันทร์ไม่สามารถมองเห็นได้จากโลก ในกรณีนี้ คุณสามารถเลือกวงโคจรรัศมีเพื่อให้อยู่ในแนวเดียวกับโลกเสมอ และจะสามารถสื่อสาร สังเกตการณ์ และทดลองอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับด้านไกลของดวงจันทร์ได้ ดังนั้น สถานีอวกาศที่ตั้งอยู่ที่จุด L1 หรือ L2 อาจมีข้อได้เปรียบบางประการสำหรับการบินอวกาศโดยมนุษย์ นอกจากนี้เป็นที่น่าสนใจว่าระหว่างวงโคจรรัศมีของจุด L1 หรือ L2 คุณสามารถทำสิ่งที่เรียกว่าการบินพลังงานต่ำได้อย่างแท้จริง 10 เมตรต่อวินาที และเราจะบินจากวงโคจรรัศมีหนึ่งไปยังอีกวงหนึ่ง

V.: ยูริ เปโตรวิช ฉันมีคำถาม: จุด L1 ตั้งอยู่บนเส้นแบ่งระหว่างดวงจันทร์กับโลก และตามที่ฉันเข้าใจ จากมุมมองของการรับรองการสื่อสารระหว่างสถานีอวกาศและโลก มันคือ สะดวกยิ่งขึ้น คุณบอกว่า L2 ซึ่งอยู่ด้านหลังดวงจันทร์เป็นที่สนใจสำหรับนักบินอวกาศภาคปฏิบัติเช่นกัน จะมั่นใจในการสื่อสารกับโลกได้อย่างไรหากสถานีตั้งอยู่ที่จุด L2?

ยู.: สถานีใดๆ ที่อยู่ในวงโคจรใกล้กับจุด L1 มีความเป็นไปได้ในการสื่อสารอย่างต่อเนื่องกับโลก หรือวงโคจรรัศมีใดๆ สำหรับจุด L2 นั้นค่อนข้างซับซ้อนกว่า นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่า สถานีอวกาศเมื่อเคลื่อนที่ในวงโคจรรัศมี มันอาจจะปรากฏสัมพันธ์กับโลกเหมือนอย่างที่เป็นอยู่ในเงาของดวงจันทร์ และการสื่อสารจึงเป็นไปไม่ได้ แต่ก็เป็นไปได้ที่จะสร้างวงโคจรรัศมีที่สามารถสื่อสารกับโลกได้ตลอดเวลา นี่คือวงโคจรที่ถูกเลือกมาเป็นพิเศษ

ถาม: ทำง่ายไหม?

ยู.: ใช่ สามารถทำได้ และเนื่องจากไม่มีอะไรสามารถทำได้ฟรีๆ จึงต้องใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นเล็กน้อย สมมุติว่า แทนที่จะเป็น 50 เมตร/วินาที จะเป็น 100 เมตร/วินาที นี่อาจไม่ใช่คำถามที่สำคัญที่สุด

V.: อีกหนึ่งคำถามที่ชัดเจน คุณบอกว่าการบินจากจุด L1 ไปยังจุด L2 และกลับเป็นเรื่องง่ายอย่างมีพลัง ฉันเข้าใจถูกต้องหรือไม่ว่าการสร้างสองสถานีในพื้นที่ดวงจันทร์นั้นไม่สมเหตุสมผล แต่พอมีสถานีหนึ่งที่เคลื่อนไปยังจุดอื่นได้อย่างง่ายดายอย่างกระฉับกระเฉง

ยู.: ใช่แล้ว พันธมิตรของเราในสถานีอวกาศนานาชาติเสนอทางเลือกหนึ่งสำหรับการหารือเกี่ยวกับการพัฒนาโครงการ ISS ในรูปแบบของสถานีอวกาศที่มีความเป็นไปได้ที่จะบินจากจุด L1 ไปยังจุด L2 และกลับ สิ่งนี้ค่อนข้างเป็นไปได้และคาดการณ์ได้ในแง่ของเวลาบิน (เช่น 2 สัปดาห์) และสามารถใช้สำหรับนักบินอวกาศที่มีคนขับได้

ฉันอยากจะบอกด้วยว่าในทางปฏิบัติแล้ว ชาวอเมริกันกำลังใช้เที่ยวบินในวงโคจรรัศมีตามโครงการนี้อาร์เทมิส . นี่ก็ประมาณ 2-3 ปีที่แล้ว ที่นั่น มียานอวกาศสองลำบินอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับจุด L1 และ L2 โดยรักษาวงโคจรที่สอดคล้องกัน รถคันหนึ่งบินจากจุด L2 ไปยังจุด L1 เทคโนโลยีทั้งหมดนี้ได้ถูกนำไปใช้ในทางปฏิบัติแล้ว แน่นอนฉันต้องการให้เราทำ

V.: เรายังมีทุกสิ่งรออยู่ข้างหน้า ยูริ เปโตรวิช คำถามถัดไป ตามที่ฉันเข้าใจจากเหตุผลของคุณ ระบบจักรวาลใดๆ ที่ประกอบด้วยดาวเคราะห์สองดวงมีจุดลากรองจ์หรือจุดจำลอง มีจุดดังกล่าวสำหรับระบบดวงอาทิตย์-โลก และสิ่งที่น่าสนใจของจุดเหล่านี้คืออะไร?

ยู.: ใช่ แน่นอน ถูกต้องที่สุด นอกจากนี้ยังมีจุดสอบเทียบในระบบโลก-ดวงอาทิตย์ด้วย นอกจากนี้ยังมีห้าคน ตรงกันข้ามกับจุดลิเบรตซิสลูนาร์ การบินที่จุดเหล่านั้นอาจน่าสนใจสำหรับงานที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง กล่าวโดยเจาะจงคือ ประเด็น L1 และ L2 เป็นที่สนใจมากที่สุด เหล่านั้น. ชี้ L1 ไปในทิศทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ และชี้ L2 ไปในทิศทางตรงกันข้ามบนเส้นที่เชื่อมระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์

ดังนั้นการบินครั้งแรกไปยังจุด L1 ในระบบดวงอาทิตย์-โลกจึงดำเนินการในปี 2521 ตั้งแต่นั้นมา มีการปฏิบัติภารกิจอวกาศหลายครั้ง ธีมหลักของโครงการดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการสังเกตดวงอาทิตย์: ลมสุริยะ กิจกรรมแสงอาทิตย์ และอื่นๆ อีกมากมาย มีระบบที่ใช้คำเตือนเกี่ยวกับกระบวนการที่ทำงานอยู่บนดวงอาทิตย์ซึ่งส่งผลกระทบต่อโลก เช่น สภาพภูมิอากาศของเรา ความเป็นอยู่ที่ดีของผู้คน เป็นต้น นี่คือความหมายของจุด L1 เป็นที่สนใจของมนุษยชาติเป็นหลักในเรื่องความเป็นไปได้ในการสังเกตดวงอาทิตย์ กิจกรรมของมัน และกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์

ตอนนี้ชี้ L2 จุด L2 ก็น่าสนใจเช่นกัน โดยเฉพาะด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์ และนี่เป็นเพราะความจริงที่ว่ายานอวกาศที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงจุดนี้สามารถใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุได้ซึ่งจะป้องกันรังสีจากดวงอาทิตย์ มันจะพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับโลกและดวงอาทิตย์ และอาจเปิดโอกาสให้มีการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ล้วนๆ มากขึ้น ไม่มีเสียงดังจากดวงอาทิตย์หรือรังสีสะท้อนจากโลก และก็น่าสนใจเช่นกันเพราะว่า... เราเคลื่อนที่ไปรอบดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดการปฏิวัติเต็มรูปแบบใน 365 วัน จากนั้นด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุเช่นนี้ เราจึงสามารถมองเห็นทิศทางของจักรวาลได้ทุกทิศทาง นอกจากนี้ยังมีโครงการดังกล่าว ขณะนี้อยู่ที่สถาบันฟิสิกส์ของเรา สถาบันการศึกษารัสเซียวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาโครงการดังกล่าว "มิลลิตรอน" เมื่อมาถึงจุดนี้ ก็มีการปฏิบัติภารกิจหลายอย่างเช่นกัน และยานอวกาศก็กำลังบินอยู่

ถาม: ยูริ เปโตรวิช จากมุมมองของการค้นหาดาวเคราะห์น้อยอันตรายที่สามารถคุกคามโลกได้ ยานอวกาศควรถูกวางไว้ ณ จุดใดเพื่อติดตามดาวเคราะห์น้อยที่เป็นอันตราย

ยู.: ที่จริงแล้วสำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าไม่มีคำตอบที่ตรงและชัดเจนสำหรับคำถามนี้ ทำไม เนื่องจากดาวเคราะห์น้อยที่กำลังเคลื่อนที่สัมพันธ์กับระบบสุริยะดูเหมือนจะถูกจัดกลุ่มเป็นกลุ่มๆ จึงมีวงโคจรที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง และในความคิดของฉัน มันเป็นไปได้ที่จะวางอุปกรณ์สำหรับดาวเคราะห์น้อยประเภทหนึ่งไว้ที่จุดโคจรรอบดวงจันทร์ คุณยังสามารถดูสิ่งที่เกี่ยวข้องกับจุดสอบเทียบของระบบดวงอาทิตย์-โลกได้ แต่สำหรับฉันดูเหมือนว่าเป็นเรื่องยากที่จะให้คำตอบที่ชัดเจนและตรงไปตรงมา: “จุดดังกล่าวในระบบดังกล่าวและเช่นนั้น” แต่โดยหลักการแล้ว จุดจำลองอาจเป็นสิ่งที่น่าสนใจในการปกป้องโลก

V.: ฉันเข้าใจถูกแล้ว ระบบสุริยะมีสถานที่ที่น่าสนใจอีกมากมาย ไม่ใช่แค่โลก - ดวงจันทร์ โลก - ดวงอาทิตย์ สถานที่ที่น่าสนใจอื่นใดในระบบสุริยะที่สามารถนำมาใช้ในโครงการอวกาศได้?

ยู.: ความจริงก็คือว่าในระบบสุริยะในรูปแบบที่มีอยู่ นอกเหนือจากผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับจุดจำลองแล้ว ยังมีผลกระทบหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ร่วมกันของวัตถุในระบบสุริยะ: โลก, ดาวเคราะห์ ฯลฯ d. โชคไม่ดีที่นี่ในรัสเซียฉันไม่รู้งานใด ๆ ในหัวข้อนี้ แต่ก่อนอื่นชาวอเมริกันและชาวยุโรปได้ค้นพบว่ามีสิ่งที่เรียกว่าเที่ยวบินพลังงานต่ำในระบบสุริยะ (ยิ่งกว่านั้นการศึกษาเหล่านี้ค่อนข้างซับซ้อน ในทางคณิตศาสตร์ในแง่ของการดำเนินการและในแง่ของการคำนวณ - พวกเขาต้องการซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่)

ตัวอย่างเช่น เราจะกลับไปที่จุด L1 ของระบบโลก - ดวงจันทร์ ในความสัมพันธ์กับจุดนี้ มันเป็นไปได้ที่จะสร้างเที่ยวบิน (ซึ่งน่าสนใจสำหรับยานยนต์อัตโนมัติ) ทั่วทั้งระบบสุริยะ ซึ่งให้แรงกระตุ้นขนาดเล็กตามมาตรฐานของการบินระหว่างดาวเคราะห์ที่หลายร้อยเมตร/วินาที จากนั้นยานอวกาศลำนี้จะเริ่มเคลื่อนที่อย่างช้าๆ ในกรณีนี้ เป็นไปได้ที่จะสร้างวิถีโคจรในลักษณะที่จะเลี่ยงดาวเคราะห์จำนวนหนึ่งได้

กระบวนการนี้จะใช้เวลานานไม่เหมือนกับการบินระหว่างดาวเคราะห์โดยตรง ดังนั้นจึงไม่เหมาะกับการบินในอวกาศที่มีคนขับมากนัก และสำหรับอุปกรณ์อัตโนมัติก็น่าสนใจมาก

ในภาพ (รูปที่ 3) แสดงภาพประกอบของเที่ยวบินเหล่านี้ วิถีดูเหมือนจะเกี่ยวกัน การเปลี่ยนจากวงโคจรรัศมีจาก L1 เป็น L2 เขาเซนต์ โอนิดหน่อยก็เพียงพอแล้ว มันก็เหมือนกันที่นั่น ดูเหมือนเราจะร่อนไปตามอุโมงค์นี้ และเมื่อถึงจุดปะทะหรือใกล้จะปะทะกับอุโมงค์อื่น เราก็ซ้อมรบเล็กน้อยแล้วบินข้ามไปยังดาวดวงอื่น โดยทั่วไปแล้วเป็นทิศทางที่น่าสนใจมาก ก็เรียกว่า "ซุปเปอร์ไฮเวย์ "(อย่างน้อยนั่นคือคำที่คนอเมริกันใช้)

รูปที่ 3
(วาดจากสิ่งพิมพ์ต่างประเทศ)

ชาวอเมริกันบางส่วนได้ดำเนินการในทางปฏิบัติโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการปฐมกาล . ตอนนี้พวกเขากำลังทำงานไปในทิศทางนี้เช่นกัน สำหรับฉันดูเหมือนว่านี่เป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการพัฒนาอวกาศ เพราะท้ายที่สุดแล้ว ด้วยเครื่องยนต์เหล่านั้น “ตัวขับเคลื่อน” ที่เรามีในปัจจุบัน ผมหมายถึงเครื่องยนต์แรงขับสูงและเครื่องยนต์ไอพ่นไฟฟ้า (ซึ่งยังมีแรงขับน้อยมากและต้องใช้พลังงานมาก) เราจะก้าวหน้าในแง่ของการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบหรือการศึกษาต่อเป็นเรื่องยากมาก แต่ปัญหาการบินในระยะยาวหรือสิบปีอาจเป็นเรื่องที่น่าสนใจมากสำหรับการวิจัย เช่นเดียวกับยานโวเอเจอร์ เขาบินมาตั้งแต่ปี 1978 หรือ 1982 ฉันคิดว่า ( ตั้งแต่ปี 1977 - เอ็ด)บัดนี้ได้ไปไกลกว่าระบบสุริยะแล้ว ทิศทางนี้เป็นเรื่องยากมาก ประการแรกเป็นเรื่องยากในแง่คณิตศาสตร์ นอกจากนี้การวิเคราะห์และการคำนวณกลไกของเที่ยวบินต้องใช้ทรัพยากรคอมพิวเตอร์สูงเช่น บน คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลการคำนวณนี้น่าสงสัยคุณต้องใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์

ถาม: ยูริ เปโตรวิช ระบบการเปลี่ยนผ่านพลังงานต่ำสามารถใช้เพื่อจัดระเบียบหน่วยลาดตระเวนพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ ซึ่งเป็นระบบถาวรสำหรับตรวจสอบระบบสุริยะด้วยข้อจำกัดด้านเชื้อเพลิงที่เรามีอยู่ได้หรือไม่

ยู.: แม้แต่ระหว่างโลกกับดวงจันทร์ และระหว่างโลกกับดาวอังคาร โลกกับดาวศุกร์ ก็ยังมีสิ่งที่เรียกว่าวิถีโคจรกึ่งคาบ เช่นเดียวกับที่เราวิเคราะห์วงโคจรรัศมี ซึ่งในปัญหาอุดมคตินั้นดำรงอยู่โดยปราศจากการรบกวน แต่เมื่อเราทำให้เกิดการรบกวนจริง เราก็ถูกบังคับให้ปรับวงโคจรในทางใดทางหนึ่ง วงโคจรกึ่งคาบเหล่านี้ยังต้องการวงโคจรขนาดเล็กตามมาตรฐานของการบินระหว่างดาวเคราะห์ เมื่อความเร็วลักษณะเฉพาะอยู่ที่หลายร้อยเมตร/วินาที จากมุมมองของหน่วยลาดตระเวนอวกาศเพื่อสังเกตดาวเคราะห์น้อย สิ่งเหล่านี้อาจดูน่าสนใจ ข้อเสียอย่างเดียวคือพวกมันไม่เหมาะกับการบินอวกาศที่มีคนขับในปัจจุบันเนื่องจากใช้เวลาบินนาน และจากมุมมองของพลังงาน และแม้แต่เครื่องยนต์ที่เรามีในศตวรรษนี้ เราก็สามารถสร้างโครงการที่น่าสนใจได้

ถาม: ฉันเข้าใจถูกต้องหรือไม่ คุณถือว่าจุดสอบเทียบของระบบ Earth-Moon มีไว้สำหรับวัตถุที่มีคนขับ และจุดที่คุณพูดถึงก่อนหน้านี้เป็นสำหรับเครื่องจักรอัตโนมัติ

ยู.: ฉันขอเพิ่มจุดหนึ่งด้วย สถานีอวกาศใน L1 หรือ L2 สามารถใช้ในการปล่อยยานอวกาศขนาดเล็กได้ (ชาวอเมริกันเรียกวิธีนี้ว่า “ประตู " - "สะพานสู่จักรวาล") อุปกรณ์สามารถเคลื่อนที่รอบโลกเป็นระยะ ๆ ในระยะทางที่ไกลมากโดยใช้เที่ยวบินพลังงานต่ำหรือบินไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นหรือแม้แต่บินรอบดาวเคราะห์หลายดวง

V.: หากคุณฝันสักหน่อยในอนาคตดวงจันทร์จะเป็นแหล่งเชื้อเพลิงอวกาศและเชื้อเพลิงจากดวงจันทร์จะไหลไปยังจุดบรรจบของระบบ Earth-Moon จากนั้นคุณสามารถเติมเชื้อเพลิงยานอวกาศด้วยเชื้อเพลิงอวกาศและส่งอวกาศได้ ลาดตระเวนทั่วทั้งระบบสุริยะ

ยูริ เปโตรวิช คุณพูดถึงปรากฏการณ์ที่น่าสนใจ พวกเขาถูกตรวจสอบโดยฝ่ายอเมริกา ( นาซ่า) และในประเทศของเราพวกเขากำลังทำโครงการเหล่านี้อยู่เหรอ?

ยู.: เท่าที่ฉันรู้ พวกเขาอาจไม่เกี่ยวข้องกับโครงการที่เกี่ยวข้องกับจุดสอบเทียบของระบบ Earth-Moon พวกเขากำลังทำโครงการที่เกี่ยวข้องกับจุดสอบเทียบของระบบดวงอาทิตย์-โลก เรามีประสบการณ์มากมายในทิศทางนี้ สถาบันคณิตศาสตร์ประยุกต์ของ Russian Academy of Sciences ซึ่งตั้งชื่อตาม Keldysh สถาบันวิจัยอวกาศและมหาวิทยาลัยบางแห่งในรัสเซียกำลังพยายามจัดการกับปัญหาที่คล้ายกัน แต่ไม่มีแนวทางที่เป็นระบบเช่นนี้ โครงการขนาดใหญ่ เพราะโครงการจะต้องเริ่มต้นด้วยการฝึกอบรมบุคลากรและบุคลากรที่มีคุณสมบัติสูงมาก ในหลักสูตรดั้งเดิมเกี่ยวกับขีปนาวุธอวกาศและกลไกท้องฟ้ากลไกการเคลื่อนที่ของยานอวกาศในบริเวณใกล้กับจุดจำลองและการบินที่ใช้พลังงานต่ำนั้นขาดไปในทางปฏิบัติ

ฉันต้องชี้ให้เห็นว่าในบางครั้ง สหภาพโซเวียตพวกเขามีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในโปรแกรมที่คล้ายกันไม่มากก็น้อย และดังที่ฉันได้กล่าวไปแล้ว ก็มีผู้เชี่ยวชาญอยู่ที่สถาบันคณิตศาสตร์ประยุกต์ IKI และสถาบันกายภาพ Lebedev ตอนนี้หลายคนอยู่ในวัยนี้แล้ว... และคนหนุ่มสาวจำนวนมากที่จะจัดการกับปัญหาเหล่านี้ก็มองเห็นได้น้อยมาก

ฉันไม่ได้เอ่ยถึงชาวอเมริกันในแง่ของการยกย่องพวกเขา ความจริงก็คือในสหรัฐอเมริกา หน่วยงานขนาดใหญ่มากต้องจัดการกับปัญหาเหล่านี้ ก่อนอื่นในห้องปฏิบัติการเจพีแอล นาซ่า ทีมงานขนาดใหญ่กำลังทำงานอยู่ และพวกเขาอาจจะดำเนินโครงการอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ของอเมริกาส่วนใหญ่แล้ว ในมหาวิทยาลัยในอเมริกาหลายแห่ง ในศูนย์อื่นๆ ในนาซ่า มีผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมมาเป็นอย่างดีพร้อมอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ดีจำนวนมาก พวกเขากำลังแก้ไขปัญหานี้ในทิศทางนี้ในแนวกว้างมาก

ในประเทศของเราน่าเสียดายที่มียู่ยี่บ้าง หากโครงการดังกล่าวปรากฏในรัสเซียและจะได้รับความสนใจอย่างมากโดยรวม การดำเนินการนี้อาจใช้เวลานานพอสมควร โดยเริ่มจากการฝึกอบรมบุคลากรและสิ้นสุดด้วยการวิจัย การคำนวณ และการพัฒนายานอวกาศที่เหมาะสม

ถาม: Yuri Petrovich มหาวิทยาลัยใดบ้างที่ฝึกอบรมผู้เชี่ยวชาญด้านกลศาสตร์ท้องฟ้าในประเทศของเรา

ยู.: เท่าที่ฉันรู้ ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก ที่มหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก มีแผนกกลศาสตร์ท้องฟ้า มีผู้เชี่ยวชาญดังกล่าวอยู่ที่นั่น มีกี่ตัวผมว่าตอบยากครับ

V.: เพราะเพื่อที่จะเริ่มนำประเด็นนี้ไปปฏิบัติได้จริง คุณต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญเชิงลึกก่อน และด้วยเหตุนี้คุณต้องมีความเชี่ยวชาญพิเศษที่เหมาะสม

ยู.: และมีพื้นฐานทางคณิตศาสตร์ดีมาก

วี:โอเค. ตอนนี้คุณสามารถจัดเตรียมรายการข้อมูลอ้างอิงที่จะช่วยเหลือผู้ที่ไม่มีการฝึกอบรมทางคณิตศาสตร์พิเศษในปัจจุบันได้หรือไม่

ยู.: เท่าที่ฉันรู้ในภาษารัสเซียมีเอกสารเล่มหนึ่งโดย Markeev ที่อุทิศให้กับจุดสอบเทียบ หากความทรงจำของฉันทำหน้าที่ได้อย่างถูกต้อง จะเรียกว่า "คะแนนการปลดปล่อยในกลศาสตร์ท้องฟ้าและคอสโมไดนามิกส์" มันออกมาประมาณปี 1978 มีหนังสืออ้างอิงแก้ไขโดย Duboshin “คู่มือกลศาสตร์ท้องฟ้าและดาราศาสตร์พลศาสตร์” ผ่านมา 2 ฉบับ เท่าที่ฉันจำได้ มันก็มีคำถามเช่นนี้เช่นกัน ส่วนที่เหลือสามารถรวบรวมได้ ประการแรกบนเว็บไซต์ของสถาบันคณิตศาสตร์ประยุกต์มีห้องสมุดอิเล็กทรอนิกส์และสิ่งพิมพ์ของตัวเอง (บทความที่ตีพิมพ์แยกต่างหาก) ในพื้นที่นี้ พวกเขาพิมพ์ได้อย่างอิสระบนอินเทอร์เน็ต โดยใช้ เครื่องมือค้นหาคุณสามารถค้นหางานพิมพ์ที่เกี่ยวข้องและดูได้ มีสื่อภาษาอังกฤษมากมายบนอินเทอร์เน็ต

V.: ขอบคุณสำหรับเรื่องราวที่น่าสนใจ. ฉันหวังว่าหัวข้อนี้จะน่าสนใจสำหรับผู้ใช้ทรัพยากรอินเทอร์เน็ตของเรา ขอบคุณมาก!

B.V. บูลยูบาช
, มสธ. R.E. Alekseeva, Nizhny Novgorod

จุดลากรองจ์

ประมาณ 400 ปีที่แล้ว นักดาราศาสตร์มีเครื่องมือใหม่ในการศึกษาโลกของดาวเคราะห์และดวงดาว นั่นก็คือกล้องโทรทรรศน์ กาลิเลโอ กาลิเลอี. เวลาผ่านไปน้อยมาก และกฎแห่งความโน้มถ่วงสากลและกฎกลศาสตร์สามข้อที่ไอแซก นิวตันค้นพบก็ถูกเพิ่มเข้าไปด้วย แต่หลังจากการตายของนิวตันเท่านั้นที่วิธีการทางคณิตศาสตร์ได้รับการพัฒนาซึ่งทำให้สามารถใช้กฎที่เขาค้นพบได้อย่างมีประสิทธิภาพและคำนวณวิถีการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้าได้อย่างแม่นยำ ผู้เขียนวิธีการเหล่านี้คือนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส บุคคลสำคัญ ได้แก่ ปิแอร์ ไซมอน ลาปลาซ (1749–1827) และโจเซฟ หลุยส์ ลากรองจ์ (1736–1813) โดยส่วนใหญ่แล้ว วิทยาศาสตร์ใหม่ได้ถูกสร้างขึ้นด้วยความพยายามของพวกเขา - กลศาสตร์ท้องฟ้า นี่คือสิ่งที่ลาปลาซเรียกมันว่า ผู้ซึ่งกลศาสตร์ท้องฟ้ากลายเป็นพื้นฐานสำหรับปรัชญาของลัทธิกำหนดระดับ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง รูปภาพของสิ่งมีชีวิตสมมติที่ลาปลาซบรรยาย ผู้ซึ่งรู้ความเร็วและพิกัดของอนุภาคทั้งหมดในจักรวาล สามารถทำนายสถานะของมัน ณ เวลาใดเวลาหนึ่งในอนาคตได้อย่างไม่คลุมเครือ จึงกลายเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวาง สิ่งมีชีวิตนี้ - "ปีศาจแห่งลาปลาซ" - เป็นตัวเป็นตนของแนวคิดหลักของปรัชญาแห่งการกำหนด และชั่วโมงที่ดีที่สุด วิทยาศาสตร์ใหม่มาเมื่อวันที่ 23 กันยายน พ.ศ. 2389 ด้วยการค้นพบดาวเคราะห์ดวงที่แปดของระบบสุริยะ - ดาวเนปจูน นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน โยฮันน์ ฮัลเลอ (พ.ศ. 2355-2453) ค้นพบดาวเนปจูนในตำแหน่งที่ควรจะเป็นตามการคำนวณของนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส อูร์เบน เลอ แวร์ริเยร์ (พ.ศ. 2354-2420)

หนึ่งในความสำเร็จที่โดดเด่นของกลศาสตร์ท้องฟ้าคือการค้นพบสิ่งที่เรียกว่าโดยลากรองจ์ในปี พ.ศ. 2315 จุดสอบเทียบจากข้อมูลของลากรองจ์ ในระบบสองร่างมีทั้งหมดห้าจุด (ปกติเรียกว่า จุดลากรองจ์) ซึ่งผลรวมของแรงที่กระทำต่อวัตถุชิ้นที่สามที่วาง ณ จุดหนึ่ง (มวลซึ่งน้อยกว่ามวลของวัตถุอีกสองตัวอย่างมีนัยสำคัญ) จะเท่ากับศูนย์ โดยปกติแล้ว เรากำลังพูดถึงกรอบอ้างอิงที่หมุนได้ ซึ่งนอกเหนือจากแรงโน้มถ่วงแล้ว ร่างกายยังจะถูกกระทำโดยแรงเฉื่อยจากแรงเหวี่ยงอีกด้วย เมื่อถึงจุดลากรองจ์ร่างกายก็จะอยู่ในภาวะสมดุล ในระบบดวงอาทิตย์–โลก จุดลากรองจ์มีดังต่อไปนี้ บนเส้นตรงที่เชื่อมระหว่างดวงอาทิตย์และโลก มีจุดสามจุดจากห้าจุด จุด ล 3 ตั้งอยู่บนฝั่งตรงข้ามของวงโคจรของโลกสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ จุด ล 2 ตั้งอยู่บนด้านเดียวกับดวงอาทิตย์กับโลก แต่ในนั้นไม่เหมือน ล 3. ดวงอาทิตย์ถูกโลกปกคลุม และระยะ ล 1 อยู่บนเส้นตรงที่เชื่อมต่อกัน ล 2 และ ล 3 แต่อยู่ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ คะแนน ล 2 และ ล 1 ถูกแยกออกจากโลกด้วยระยะทางเท่ากัน - 1.5 ล้านกม. เนื่องจากลักษณะของจุดลากรองจ์จึงดึงดูดความสนใจของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ ดังนั้นในหนังสือ “Solar Storm” ของ Arthur C. Clarke และ Stephen Baxter จึงอยู่ที่จุดลากรองจ์ ลผู้สร้างอวกาศ 1 คนกำลังสร้างหน้าจอขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อปกป้องโลกจากพายุสุริยะที่ทรงพลังอย่างยิ่ง

ที่เหลืออีกสองจุดคือ ล 4 และ ล 5 ดวงอยู่ในวงโคจรของโลก ดวงหนึ่งอยู่หน้าโลก และอีกดวงอยู่ด้านหลัง สองจุดนี้แตกต่างอย่างมากจากจุดอื่นเนื่องจากความสมดุลของเทห์ฟากฟ้าที่อยู่ในนั้นจะเสถียร นั่นคือสาเหตุที่สมมติฐานนี้ได้รับความนิยมมากในหมู่นักดาราศาสตร์ซึ่งอยู่บริเวณจุดต่างๆ ล 4 และ ล 5 อาจมีซากก๊าซและเมฆฝุ่นตั้งแต่ยุคกำเนิดดาวเคราะห์ในระบบสุริยะซึ่งสิ้นสุดเมื่อ 4.5 พันล้านปีก่อน

หลังจากที่สถานีอวกาศอัตโนมัติเริ่มสำรวจระบบสุริยะ ความสนใจในจุดลากรองจ์ก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นในบริเวณใกล้จุดนั้น ลยานอวกาศ 1 ลำกำลังทำการวิจัยเกี่ยวกับลมสุริยะ NASA: SOHO (หอดูดาวสุริยะและเฮลิโอสเฟียร์)และ ลม(แปลจากภาษาอังกฤษ – ลม).

อุปกรณ์อื่น นาซ่า– สอบสวน WMAP (โพรบ Anisotropy ไมโครเวฟของวิลคินสัน)– ตั้งอยู่ใกล้กับจุด ล 2 และศึกษารังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิก ต่อ ลกล้องโทรทรรศน์อวกาศ 2 ดวง "พลังค์" และ "เฮอร์เชล" กำลังเคลื่อนที่ ในอนาคตอันใกล้พวกเขาจะเข้าร่วมด้วยกล้องโทรทรรศน์เวบบ์ซึ่งควรจะมาแทนที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่มีชื่อเสียงมายาวนาน สำหรับประเด็นต่างๆ ล 4 และ ล 5 จากนั้นในวันที่ 26–27 กันยายน พ.ศ. 2552 การสอบสวนแฝด สเตอริโอ-Aและ สเตอริโอ-บีส่งภาพกระบวนการที่ทำงานอยู่มากมายบนพื้นผิวดวงอาทิตย์มายังโลก แผนโครงการเบื้องต้น ระบบเสียงสเตอริโอเพิ่งมีการขยายออกไปอย่างมีนัยสำคัญ และในปัจจุบัน ยานสำรวจก็คาดว่าจะถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาบริเวณใกล้เคียงของจุดลากรองจ์สำหรับการมีอยู่ของดาวเคราะห์น้อยที่นั่น เป้าหมายหลักของการวิจัยดังกล่าวคือการทดสอบแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ทำนายการมีอยู่ของดาวเคราะห์น้อยที่จุดลากรองจ์ที่ "เสถียร"

ในเรื่องนี้ควรจะกล่าวได้ว่าในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เมื่อเป็นไปได้ที่จะแก้สมการเชิงตัวเลขของกลศาสตร์ท้องฟ้าบนคอมพิวเตอร์ได้ภาพของระบบสุริยะที่เสถียรและคาดเดาได้ (และด้วยปรัชญาของ การกำหนด) กลายเป็นเรื่องในอดีตไปในที่สุด การสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่าความไม่ถูกต้องอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในค่าตัวเลขของความเร็วและพิกัดของดาวเคราะห์ในเวลาที่กำหนดทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในแบบจำลองวิวัฒนาการของระบบสุริยะ ดังนั้น ตามสถานการณ์หนึ่ง ระบบสุริยะอาจสูญเสียดาวเคราะห์ดวงใดดวงหนึ่งไปในหลายร้อยล้านปี

ในขณะเดียวกัน แบบจำลองคอมพิวเตอร์ก็มอบโอกาสพิเศษในการสร้างเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในยุคที่ห่างไกลของระบบสุริยะขึ้นมาใหม่ ดังนั้นแบบจำลองของนักคณิตศาสตร์ E. Belbruno และนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ R. Gotta (มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน) จึงเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางตามที่หนึ่งในจุดลากรองจ์ ( ล 4 หรือ ล 5) ในอดีตอันไกลโพ้นดาวเคราะห์ Theia ถูกสร้างขึ้น ( เตีย). อิทธิพลแรงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์ดวงอื่นบังคับให้ Thea ออกจากจุดลากรองจ์ ณ จุดใดจุดหนึ่ง เข้าสู่วิถีโคจรมายังโลกและชนกับมันในที่สุด แบบจำลองของ Gott และ Belbruno ทำให้เกิดสมมติฐานที่นักดาราศาสตร์หลายคนมีเหมือนกัน ตามที่กล่าวไว้ ดวงจันทร์ประกอบด้วยวัตถุที่ก่อตัวเมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อนหลังจากการชนกันของวัตถุอวกาศขนาดเท่าดาวอังคารกับโลก อย่างไรก็ตาม สมมติฐานนี้มีจุดอ่อน: คำถามที่ว่าวัตถุดังกล่าวสามารถก่อตัวได้ที่ไหน หากสถานที่เกิดเป็นพื้นที่ของระบบสุริยะที่อยู่ห่างไกลจากโลก พลังงานของมันก็จะยิ่งใหญ่มากและผลจากการชนกับโลกจะไม่ใช่การสร้างดวงจันทร์ แต่เป็นการทำลายโลก ดังนั้นวัตถุดังกล่าวน่าจะก่อตัวไม่ไกลจากโลกและบริเวณใกล้เคียงของจุดลากรองจ์จุดใดจุดหนึ่งก็ค่อนข้างเหมาะสมสำหรับสิ่งนี้

แต่เนื่องจากเหตุการณ์ในอดีตสามารถพัฒนาในลักษณะนี้ อะไรขัดขวางไม่ให้เกิดขึ้นอีกในอนาคต กล่าวอีกนัยหนึ่ง Theia อีกตัวหนึ่งจะไม่เติบโตในบริเวณใกล้กับจุดลากรองจ์ใช่หรือไม่ ศาสตราจารย์ P. Weigert (มหาวิทยาลัย Western Ontario ประเทศแคนาดา) เชื่อว่าสิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ตั้งแต่นั้นมา ระบบสุริยะปัจจุบันเห็นได้ชัดว่ามีอนุภาคฝุ่นไม่เพียงพอที่จะก่อตัววัตถุดังกล่าว แต่เมื่อ 4 พันล้านปีก่อน เมื่อดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นจากอนุภาคของก๊าซและเมฆฝุ่น สถานการณ์ก็แตกต่างโดยพื้นฐาน ตามที่ R. Gott กล่าวไว้ ดาวเคราะห์น้อยอาจถูกค้นพบในบริเวณใกล้กับจุดลากรองจ์ ซึ่งเป็นซากของ "วัสดุก่อสร้าง" ของดาวเคราะห์เธีย ดาวเคราะห์น้อยดังกล่าวอาจกลายเป็นปัจจัยเสี่ยงที่สำคัญสำหรับโลก อันที่จริงอิทธิพลแรงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์ดวงอื่น (และดาวศุกร์เป็นหลัก) อาจจะเพียงพอสำหรับดาวเคราะห์น้อยที่จะออกจากบริเวณจุดลากรองจ์ และในกรณีนี้ มันอาจเข้าสู่วิถีการชนกับโลกได้เป็นอย่างดี สมมติฐานของ Gott มีมาตั้งแต่ก่อนประวัติศาสตร์ ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2449 M. Wolf (เยอรมนี พ.ศ. 2406-2475) ค้นพบดาวเคราะห์น้อยที่จุดลากรองจ์ของระบบดวงอาทิตย์-ดาวพฤหัสบดี ซึ่งเป็นดวงแรกนอกแถบดาวเคราะห์น้อยระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ต่อจากนั้น มีการค้นพบมากกว่าพันดวงในบริเวณใกล้กับจุดลากรองจ์ของระบบดวงอาทิตย์-ดาวพฤหัส ความพยายามที่จะค้นหาดาวเคราะห์น้อยใกล้ดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะไม่ประสบความสำเร็จมากนัก เห็นได้ชัดว่าพวกมันยังคงไม่ได้อยู่ใกล้ดาวเสาร์ และในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาเท่านั้นที่พวกมันถูกค้นพบใกล้ดาวเนปจูน ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องธรรมดาที่คำถามเรื่องการมีอยู่หรือไม่มีดาวเคราะห์น้อยที่จุดลากรองจ์ของระบบดวงอาทิตย์-ดวงอาทิตย์ เป็นเรื่องที่นักดาราศาสตร์สมัยใหม่กังวลอย่างมาก

P. Weigert ใช้กล้องโทรทรรศน์บน Mauna Kea (ฮาวาย สหรัฐอเมริกา) ลองใช้แล้วเมื่อต้นทศวรรษที่ 90 ศตวรรษที่ XX ค้นหาดาวเคราะห์น้อยเหล่านี้ การสังเกตของเขานั้นพิถีพิถัน แต่ก็ไม่ประสบผลสำเร็จ เมื่อเร็วๆ นี้ มีการเปิดตัวโปรแกรมค้นหาดาวเคราะห์น้อยอัตโนมัติ โดยเฉพาะโครงการลินคอล์นเพื่อค้นหาดาวเคราะห์น้อยใกล้โลก (โครงการวิจัยดาวเคราะห์น้อยลินคอล์นใกล้โลก). อย่างไรก็ตามพวกเขายังไม่ได้สร้างผลลัพธ์ใดๆ

สันนิษฐานว่าโพรบ ระบบเสียงสเตอริโอจะทำให้การค้นหาดังกล่าวมีระดับความแม่นยำที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน การบินของยานสำรวจเหนือบริเวณใกล้เคียงจุดลากรองจ์ได้รับการวางแผนตั้งแต่เริ่มต้นโครงการและหลังจากรวมโปรแกรมค้นหาดาวเคราะห์น้อยไว้ในโครงการแล้ว แม้กระทั่งความเป็นไปได้ที่จะทิ้งพวกมันไว้ตลอดไปในบริเวณใกล้เคียงกับจุดเหล่านี้ก็ถูกพูดคุยกัน

อย่างไรก็ตาม จากการคำนวณพบว่าการหยุดโพรบต้องใช้เชื้อเพลิงมากเกินไป เมื่อพิจารณาถึงเหตุการณ์นี้แล้วผู้จัดการโครงการ ระบบเสียงสเตอริโอเราตัดสินใจเลือกการบินช้าๆ ในพื้นที่อวกาศเหล่านี้ การดำเนินการนี้จะใช้เวลาหลายเดือน เครื่องบันทึกเฮลิโอสเฟียร์ถูกวางไว้บนยานสำรวจ และด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา จึงสามารถค้นหาดาวเคราะห์น้อยได้ ถึงกระนั้น ภารกิจก็ยังคงยากมาก เนื่องจากในภาพในอนาคต ดาวเคราะห์น้อยจะเป็นเพียงจุดที่เคลื่อนที่ตัดกับพื้นหลังของดาวฤกษ์หลายพันดวง ผู้จัดการโครงการ ระบบเสียงสเตอริโอวางใจในความช่วยเหลืออย่างแข็งขันในการค้นหาจากนักดาราศาสตร์สมัครเล่นที่จะดูภาพผลลัพธ์บนอินเทอร์เน็ต

ผู้เชี่ยวชาญมีความกังวลอย่างมากเกี่ยวกับความปลอดภัยของการเคลื่อนที่ของโพรบในบริเวณใกล้กับจุดลากรองจ์ แท้จริงแล้ว การชนกับ "อนุภาคฝุ่น" (ซึ่งมีขนาดค่อนข้างใหญ่) อาจทำให้โพรบเสียหายได้ ในการบินของพวกเขายานสำรวจ ระบบเสียงสเตอริโอต้องเผชิญกับฝุ่นละอองซ้ำแล้วซ้ำอีก - จากครั้งเดียวเป็นหลายพันต่อวัน

ความสนใจหลักของการสำรวจที่กำลังจะเกิดขึ้นคือความไม่แน่นอนอย่างสมบูรณ์ของคำถามว่ายานอวกาศควร "เห็น" ดาวเคราะห์น้อยจำนวนเท่าใด ระบบเสียงสเตอริโอ(ถ้าพวกเขาเห็นมันเลย) คอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ไม่ได้ทำให้สถานการณ์คาดเดาได้มากขึ้น: ตามมาจากพวกเขาว่าอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์ไม่เพียง "ดึง" ดาวเคราะห์น้อยจากจุดลากรองจ์เท่านั้น แต่ยังมีส่วนช่วยในการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์น้อยไปยังจุดเหล่านี้ด้วย จำนวนดาวเคราะห์น้อยทั้งหมดในบริเวณใกล้เคียงกับจุดลากรองจ์นั้นไม่ใหญ่มาก (“ เราไม่ได้พูดถึงหลายร้อย”) และขนาดเชิงเส้นของพวกมันมีขนาดเล็กกว่าขนาดของดาวเคราะห์น้อยจากแถบระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสบดีถึงสองเท่า คำทำนายของเขาจะได้รับการยืนยันหรือไม่? เหลือเวลาอีกเพียงเล็กน้อยในการรอ...

ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของบทความ (แปลจากภาษาอังกฤษ)
เอส. คลาร์ก. ใช้ชีวิตอย่างไร้น้ำหนัก // นักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่. 21 กุมภาพันธ์ 2552

ไม่ว่าคุณจะตั้งเป้าหมายอะไรไว้สำหรับตัวคุณเอง ภารกิจใดก็ตามที่คุณวางแผนไว้ อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งระหว่างการเดินทางในอวกาศของคุณก็คือเชื้อเพลิง แน่นอนว่าจำเป็นต้องใช้จำนวนหนึ่งเพื่อที่จะออกจากโลก ยิ่งต้องขนสินค้าออกจากชั้นบรรยากาศมากเท่าไรก็ยิ่งต้องการเชื้อเพลิงมากขึ้นเท่านั้น แต่ด้วยเหตุนี้ จรวดจึงยิ่งหนักขึ้น และทุกอย่างก็กลายเป็นวงจรอุบาทว์ นี่คือสิ่งที่ขัดขวางเราไม่ให้ส่งสถานีระหว่างดาวเคราะห์หลายแห่งไปยังที่อยู่ที่แตกต่างกันด้วยจรวดลูกเดียว - มีพื้นที่สำหรับเติมเชื้อเพลิงไม่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์พบช่องโหว่ ซึ่งเป็นวิธีเดินทางรอบระบบสุริยะโดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงเลย เรียกว่าเครือข่ายการขนส่งระหว่างดาวเคราะห์

วิธีการบินอวกาศในปัจจุบัน

ปัจจุบัน การเคลื่อนที่ระหว่างวัตถุต่างๆ ในระบบสุริยะ เช่น การเดินทางจากโลกไปยังดาวอังคาร มักต้องใช้สิ่งที่เรียกว่าการบินวงรี Hohmann ยานปล่อยจรวดถูกปล่อยแล้วเร่งความเร็วจนอยู่นอกวงโคจรของดาวอังคาร ใกล้กับดาวเคราะห์สีแดง จรวดจะเคลื่อนที่ช้าลงและเริ่มหมุนรอบจุดหมายปลายทาง มันเผาผลาญเชื้อเพลิงมากทั้งในการเร่งความเร็วและการเบรก แต่วงรี Hohmann ยังคงเป็นหนึ่งในวงรีที่มากที่สุด วิธีที่มีประสิทธิภาพเคลื่อนที่ระหว่างวัตถุสองชิ้นในอวกาศ

Hohmann Ellipse - Arc I - บินจากโลกสู่ดาวศุกร์ Arc II - เที่ยวบินจากดาวศุกร์สู่ดาวอังคาร Arc III - กลับจากดาวอังคารสู่โลก

นอกจากนี้ยังใช้การซ้อมรบด้วยแรงโน้มถ่วงซึ่งจะมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เมื่อทำการแสดงยานอวกาศจะเร่งความเร็วโดยใช้แรงโน้มถ่วงของเทห์ฟากฟ้าขนาดใหญ่ การเพิ่มความเร็วมีความสำคัญมากโดยแทบไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงเลย เราใช้การซ้อมรบเหล่านี้ทุกครั้งที่ส่งสถานีของเราในการเดินทางไกลจากโลก อย่างไรก็ตาม หากเรือจำเป็นต้องเข้าสู่วงโคจรของดาวเคราะห์หลังจากการเคลื่อนตัวด้วยแรงโน้มถ่วง เรือก็ยังต้องชะลอความเร็วลง แน่นอนว่าคุณจำไว้ว่าสิ่งนี้ต้องใช้เชื้อเพลิง

นี่คือเหตุผลว่าทำไมในช่วงปลายศตวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์บางคนจึงตัดสินใจแก้ไขปัญหาจากอีกด้านหนึ่ง พวกเขาปฏิบัติต่อแรงโน้มถ่วงไม่ใช่เหมือนสลิง แต่เป็นภูมิทัศน์ทางภูมิศาสตร์และกำหนดแนวคิดของเครือข่ายการขนส่งระหว่างดาวเคราะห์ กระดานกระโดดทางเข้าและทางออกคือจุดลากรองจ์ - ห้าบริเวณใกล้กับเทห์ฟากฟ้าที่ซึ่งแรงโน้มถ่วงและแรงในการหมุนสมดุลกัน มีอยู่ในระบบใดๆ ที่วัตถุหนึ่งหมุนไปรอบๆ อีกวัตถุหนึ่ง และจะมีหมายเลขตั้งแต่ L1 ถึง L5 โดยไม่มีข้ออ้างในการสร้างสรรค์

หากเราวางยานอวกาศไว้ที่จุดลากรองจ์ มันจะแขวนอยู่ที่นั่นอย่างไม่มีกำหนด เพราะแรงโน้มถ่วงไม่ได้ดึงมันไปในทิศทางหนึ่งมากกว่าอีกทิศทางหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ประเด็นทั้งหมดเหล่านี้ที่ถูกสร้างขึ้นมาอย่างเท่าเทียมกัน บางส่วนมีเสถียรภาพ - หากคุณขยับไปทางด้านข้างเล็กน้อยขณะอยู่ข้างใน แรงโน้มถ่วงจะพาคุณกลับมาที่เดิม - เหมือนลูกบอลที่ด้านล่างของหุบเขาบนภูเขา จุดลากรองจ์อื่นๆ ไม่เสถียร - หากคุณขยับเล็กน้อยคุณจะเริ่มถูกพัดออกไปจากที่นั่น วัตถุที่ตั้งอยู่ที่นี่ก็เหมือนกับลูกบอลบนเนินเขา มันจะคงอยู่ตรงนั้นหากวางไว้อย่างดีหรือถือไว้ตรงนั้น แต่แม้ลมเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอที่จะเร่งความเร็วและกลิ้งลงมาได้

เนินเขาและหุบเขาของภูมิทัศน์จักรวาล

ยานอวกาศที่บินรอบระบบสุริยะจะพิจารณา "เนินเขา" และ "หุบเขา" เหล่านี้ทั้งหมดระหว่างการบินและระหว่างขั้นตอนการวางแผนเส้นทาง อย่างไรก็ตาม เครือข่ายการขนส่งระหว่างดาวเคราะห์บังคับให้พวกเขาทำงานเพื่อประโยชน์ของสังคม ดังที่คุณทราบแล้วว่า ทุกวงโคจรที่เสถียรจะมีจุดลากรองจ์ 5 จุด นี่คือระบบ Earth-Moon และระบบ Sun-Earth และระบบของดาวเทียมทั้งหมดของดาวเสาร์กับดาวเสาร์เอง... คุณสามารถดำเนินต่อไปได้ในระบบสุริยะมีหลายสิ่งที่หมุนรอบบางสิ่งบางอย่าง

จุดลากรองจ์มีอยู่ทุกหนทุกแห่ง แม้ว่าจุดเหล่านั้นจะเปลี่ยนตำแหน่งเฉพาะในอวกาศอยู่ตลอดเวลาก็ตาม พวกมันติดตามวงโคจรของวัตถุขนาดเล็กกว่าในระบบการหมุนเสมอ และทำให้เกิดภูมิทัศน์ของเนินเขาและหุบเขาโน้มถ่วงที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา กล่าวอีกนัยหนึ่ง การกระจายตัวของแรงโน้มถ่วงในระบบสุริยะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา บางครั้งแรงดึงดูดในพิกัดเชิงพื้นที่บางอย่างมุ่งตรงไปยังดวงอาทิตย์ ณ จุดอื่นของเวลา - ไปยังดาวเคราะห์บางดวงและมันก็เกิดขึ้นที่จุดลากรองจ์ผ่านพวกมันและในสถานที่แห่งนี้จะมีความสมดุลเมื่อไม่มีใครดึงใครไปที่ไหน .

คำอุปมาเรื่องเนินเขาและหุบเขาช่วยให้เราเห็นภาพแนวคิดนามธรรมนี้ได้ดีขึ้น ดังนั้นเราจะใช้มันอีกสักสองสามครั้ง บางครั้งในอวกาศก็เกิดขึ้นที่เนินเขาลูกหนึ่งผ่านไปถัดจากเนินเขาอื่นหรือหุบเขาอื่น พวกเขาอาจจะทับซ้อนกัน และในขณะนี้ การเดินทางในอวกาศก็มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น หากเนินโน้มถ่วงของคุณซ้อนทับหุบเขา คุณสามารถ "กลิ้ง" ลงไปได้ หากเนินเขาของคุณทับเนินเขาอีกลูก คุณสามารถกระโดดจากยอดเขาหนึ่งไปอีกยอดเขาหนึ่งได้

จะใช้เครือข่ายการขนส่งระหว่างดาวเคราะห์ได้อย่างไร

เมื่อจุดลากรองจ์ในวงโคจรต่างๆ เคลื่อนเข้ามาใกล้กัน แทบไม่ต้องใช้ความพยายามใดๆ ในการเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าหากคุณไม่รีบร้อนและพร้อมที่จะรอให้พวกมันเข้าใกล้ คุณสามารถกระโดดจากวงโคจรหนึ่งไปอีกวงโคจรได้ เช่น ตามเส้นทางโลก-ดาวอังคาร-ดาวพฤหัสบดี และไกลออกไป โดยแทบไม่สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเลย เข้าใจได้ง่ายว่านี่คือแนวคิดที่เครือข่ายการขนส่งระหว่างดาวเคราะห์ใช้ เครือข่ายจุดลากรองจ์ที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเปรียบเสมือนถนนที่คดเคี้ยว ช่วยให้คุณเคลื่อนที่ไปมาระหว่างวงโคจรโดยสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยที่สุด

ในชุมชนวิทยาศาสตร์ การเคลื่อนไหวแบบจุดต่อจุดเหล่านี้เรียกว่าวิถีการเปลี่ยนแปลงที่มีต้นทุนต่ำ และมีการใช้มาแล้วหลายครั้งในทางปฏิบัติ ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดอย่างหนึ่งคือความพยายามที่สิ้นหวังแต่ประสบความสำเร็จในการรักษาสถานีดวงจันทร์ของญี่ปุ่นในปี 1991 เมื่อยานอวกาศมีเชื้อเพลิงน้อยเกินไปที่จะทำภารกิจให้สำเร็จด้วยวิธีดั้งเดิม น่าเสียดายที่เราไม่สามารถใช้เทคนิคนี้ได้เป็นประจำ เนื่องจากการจัดตำแหน่งจุดลากรองจ์ที่ดีสามารถคาดหวังมานานหลายทศวรรษ ศตวรรษ หรือนานกว่านั้นด้วยซ้ำ

แต่หากเวลาไม่รีบร้อน เราสามารถส่งยานสำรวจไปในอวกาศได้อย่างง่ายดาย ซึ่งจะรอการรวมที่จำเป็นอย่างใจเย็น และรวบรวมข้อมูลในช่วงเวลาที่เหลือ หลังจากรอแล้ว เขาจะกระโดดไปยังวงโคจรอื่นและสังเกตการณ์ในขณะที่อยู่ในวงโคจรนั้นแล้ว ยานสำรวจนี้จะสามารถเดินทางทั่วระบบสุริยะได้อย่างไม่จำกัดเวลา บันทึกทุกสิ่งที่เกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงและเพิ่มพูนความรู้ทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับอารยธรรมของมนุษย์ เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้จะแตกต่างโดยพื้นฐานจากวิธีที่เราสำรวจอวกาศในขณะนี้ แต่วิธีนี้ดูมีแนวโน้มดี รวมถึงสำหรับภารกิจระยะยาวในอนาคตด้วย