Ang mga puntos ng Lagrange ay pinangalanan sa sikat na mathematician noong ika-labingwalong siglo na inilarawan ang konsepto ng Three-Body Problem sa kanyang 1772 na gawain. Ang mga puntong ito ay tinatawag ding mga Lagrangian point, pati na rin ang mga libration point.

Ngunit ano ang punto ng Lagrange mula sa isang pang-agham, hindi pangkasaysayang pananaw?

Ang Lagrangian point ay isang punto sa kalawakan kung saan ang pinagsamang puwersa ng gravitational ng dalawang medyo malalaking katawan, tulad ng Earth at Sun, o Earth at Moon, ay katumbas ng centrifugal force na nararamdaman ng isang mas maliit na ikatlong katawan. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng lahat ng mga katawan na ito, ang isang punto ng equilibrium ay nilikha kung saan ang spacecraft ay maaaring pumarada at magsagawa ng mga obserbasyon nito.

Alam namin ang limang ganoong punto. Tatlo sa kanila ay matatagpuan sa isang linya na nag-uugnay sa dalawang malalaking bagay. Kung kukunin natin ang koneksyon ng Earth sa Araw, kung gayon ang unang puntong L1 ay eksaktong nasa pagitan nila. Ang distansya mula sa Earth hanggang dito ay isang milyong milya. Mula sa puntong ito, palaging may bukas na pagtingin sa Araw. Ngayon ito ay ganap na nakuha ng "mga mata" ng SOHO - ang Solar at Heliosphere Observatory, pati na rin ang Deep Space Climate Observatory.

Mayroon ding L2, na isang milyong milya mula sa Earth, tulad ng kapatid nito. Gayunpaman, sa kabaligtaran ng direksyon mula sa Araw. Sa isang partikular na punto kung saan ang Earth, Sun at Moon sa likod nito, ang spacecraft ay makakakuha ng perpektong view ng malalim na espasyo.

Ngayon, sinusukat ng mga siyentipiko ang cosmic background radiation sa lugar na ito, na nagmula sa Big Bang. Plano nitong ilipat ang James Webb Space Telescope sa rehiyong ito sa 2018.

Ang isa pang Lagrange point - L3 - ay matatagpuan sa kabaligtaran ng direksyon mula sa Earth. Palagi siyang nakahiga sa likod ng Araw at nakatago magpakailanman. Siya nga pala, malaking numero Sinabi ng science fiction sa mundo ang tungkol sa isang lihim na planeta X, na eksaktong matatagpuan sa puntong ito. Nagkaroon pa nga ng Hollywood film, Man from Planet X.

Gayunpaman, ito ay nagkakahalaga ng noting na ang lahat ng tatlong puntos ay hindi matatag. Mayroon silang hindi matatag na balanse. Sa madaling salita, kung ang spacecraft ay lilipat patungo o palayo sa Earth, ito ay tiyak na mahuhulog sa Araw o sa ating planeta. Ibig sabihin, siya ay magiging isang kariton na matatagpuan sa dulo ng isang napakatarik na burol. Kaya ang mga barko ay kailangang patuloy na gumawa ng mga pagsasaayos upang maiwasan ang trahedya na mangyari.

Mabuti na mayroong mas matatag na mga puntos - L4, L5. Ang kanilang katatagan ay inihambing sa isang bola sa isang malaking mangkok. Ang mga puntong ito ay matatagpuan sa kahabaan ng orbit ng mundo animnapung degree sa likod at sa harap ng aming bahay. Sa ganitong paraan, nabuo ang dalawang equilateral triangle, na may malalaking masa na nakausli bilang vertices, halimbawa, ang Earth o ang Araw.

Dahil ang mga puntong ito ay matatag, sila ay patuloy na nag-iipon sa kanilang lugar. kosmikong alikabok na may mga asteroid. Bukod dito, ang mga asteroid ay tinatawag na Trojan, dahil tinawag sila sa mga sumusunod na pangalan: Agamemnon, Achilles, Hector. Matatagpuan ang mga ito sa pagitan ng Araw at Jupiter. Gaya ng sabi ng NASA, mayroong libu-libong katulad na mga asteroid, na kinabibilangan ng sikat na Trojan 2010 TK7.

Ito ay pinaniniwalaan na ang L4, L5 ay mahusay para sa pag-aayos ng mga kolonya doon. Lalo na dahil medyo malapit sila sa globe.

Ang Kaakit-akit ng Lagrange Points

Malayo sa init ng araw, ang mga barko sa Lagrange points L1 at 2 ay maaaring maging sapat na sensitibo upang gumamit ng mga infrared ray na ibinubuga ng mga asteroid. Bukod dito, sa kasong ito ay hindi na kailangan para sa paglamig ng kaso. Ang mga infrared na signal na ito ay maaaring gamitin bilang mga gabay sa direksyon, na umiiwas sa daan patungo sa Araw. Gayundin, ang mga puntong ito ay may medyo mataas na throughput. Ang bilis ng komunikasyon ay mas mataas kaysa kapag gumagamit ng Ka-band. Pagkatapos ng lahat, kung ang barko ay nasa isang heliocentric na orbit (sa paligid ng Araw), kung gayon ang masyadong malayong distansya mula sa Earth ay magkakaroon ng masamang epekto sa bilis ng paglipat ng data.

Nang si Joseph Louis Lagrange ay nagtatrabaho sa problema ng dalawang malalaking katawan (isang limitadong problema ng tatlong katawan), natuklasan niya na sa ganoong sistema mayroong 5 puntos na may sumusunod na pag-aari: kung naglalaman ang mga ito ng mga katawan ng hindi gaanong masa (kamag-anak sa malalaking katawan. ), kung gayon ang mga katawan na ito ay hindi gumagalaw na may kaugnayan sa dalawang malalaking katawan na iyon. Mahalagang punto: Ang mga malalaking katawan ay dapat umikot sa isang karaniwang sentro ng masa, ngunit kung sila ay nagpapahinga lamang, kung gayon ang buong teorya na ito ay hindi naaangkop dito, ngayon ay mauunawaan mo kung bakit.

Ang pinakamatagumpay na halimbawa, siyempre, ay ang Araw at ang Lupa, at isasaalang-alang natin ang mga ito. Ang unang tatlong puntos na L1, L2, L3 ay matatagpuan sa linya na nagkokonekta sa mga sentro ng masa ng Earth at ng Araw.

Ang punto L1 ay matatagpuan sa pagitan ng mga katawan (mas malapit sa Earth). Bakit nandoon? Isipin na sa pagitan ng Earth at ng Araw ay mayroong maliit na asteroid na umiikot sa Araw. Bilang isang patakaran, ang mga katawan sa loob ng orbit ng Earth ay may mas mataas na dalas ng pag-ikot kaysa sa Earth (ngunit hindi kinakailangan, kung ang ating asteroid ay may mas mataas na dalas ng pag-ikot, kung gayon paminsan-minsan ay lilipad ito sa ating planeta, at ito ay mabagal). pababa ito kasama ang gravity nito, at sa kalaunan ang orbital frequency ng asteroid ay magiging kapareho ng sa Earth. Kung ang dalas ng pag-ikot ng Earth ay mas mataas, kung gayon, ito, na lumilipad paminsan-minsan sa asteroid, ay hihilahin ito kasama nito at pabilisin ito, at ang resulta ay pareho: ang mga frequency ng pag-ikot ng Earth at ang asteroid ay magiging pantay. Ngunit ito ay posible lamang kung ang orbit ng asteroid ay dumaan sa punto L1.

Ang Point L2 ay matatagpuan sa likod ng Earth. Maaaring tila ang ating haka-haka na asteroid sa puntong ito ay dapat maakit sa Earth at sa Araw, dahil sila ay nasa parehong panig nito, ngunit hindi. Huwag kalimutan na ang sistema ay umiikot, at salamat dito, ang sentripugal na puwersa na kumikilos sa asteroid ay katumbas ng mga puwersa ng gravitational ng Earth at ng Araw. Ang mga katawan sa labas ng orbit ng Earth sa pangkalahatan ay may mas mababang orbital frequency kaysa sa Earth (muli, hindi palaging). Kaya ang esensya ay pareho: ang orbit ng asteroid ay dumadaan sa L2 at ang Earth, paminsan-minsan ay lumilipad, hinihila ang asteroid kasama nito, sa huli ay pinapantayan ang dalas ng orbit nito sa sarili nitong.

Ang Point L3 ay matatagpuan sa likod ng Araw. Naaalala mo ba na ang mga manunulat ng science fiction ay may ideya noon na sa kabilang panig ng Araw ay may isa pang planeta, tulad ng Counter-Earth? Kaya, ang puntong L3 ay halos naroroon, ngunit medyo malayo mula sa Araw, at hindi eksakto sa orbit ng Earth, dahil ang sentro ng masa ng sistema ng Sun-Earth ay hindi nag-tutugma sa sentro ng masa ng Araw. Sa dalas ng rebolusyon ng asteroid sa puntong L3, ang lahat ay halata, dapat itong kapareho ng sa Earth; kung ito ay mas maliit, ang asteroid ay mahuhulog sa Araw, kung ito ay mas malaki, ito ay lilipad. Sa pamamagitan ng paraan, ang puntong ito ay ang pinaka hindi matatag; ito ay umuuga dahil sa impluwensya ng ibang mga planeta, lalo na ang Venus.

Ang L4 at L5 ay matatagpuan sa isang orbit na bahagyang mas malaki kaysa sa Earth, at sa sumusunod na paraan: isipin na mula sa gitna ng masa ng sistema ng Sun-Earth ay itinuro namin ang isang sinag sa Earth at isa pang sinag, upang ang anggulo sa pagitan ng mga beam na ito ay 60 degrees. At sa parehong direksyon, iyon ay, counterclockwise at clockwise. Kaya, sa isang ganoong sinag ay mayroong L4, at sa kabilang L5. Ang L4 ay nasa harap ng Earth sa direksyon ng paggalaw, iyon ay, na parang tumatakbo palayo sa Earth, at ang L5, nang naaayon, ay hahabol sa Earth. Ang mga distansya mula sa alinman sa mga puntong ito sa Earth at sa Araw ay pareho. Ngayon, alalahanin ang batas unibersal na gravity, tandaan namin na ang puwersa ng pagkahumaling ay proporsyonal sa masa, na nangangahulugan na ang ating asteroid sa L4 o L5 ay maaakit sa Earth nang maraming beses na mas mahina dahil ang Earth ay mas magaan kaysa sa Araw. Kung bubuo tayo ng mga vectors ng mga puwersang ito na puro geometrically, kung gayon ang kanilang resulta ay ididirekta nang eksakto sa barycenter (ang sentro ng masa ng sistema ng Sun-Earth). Ang Araw at ang Earth ay umiikot sa paligid ng barycenter na may parehong frequency, at ang mga asteroid sa L4 at L5 ay iikot din sa parehong frequency. Ang L4 ay tinatawag na mga Greeks at ang L5 ay tinatawag na mga Trojan pagkatapos ng Trojan asteroids ng Jupiter (higit pa sa Wiki).

Ano ang mga "puntong" na ito, bakit kaakit-akit ang mga ito sa mga proyekto sa kalawakan at mayroon bang anumang kasanayan sa paggamit ng mga ito? Ang editoryal board ng Planet Queen portal ay tinutugunan ang mga tanong na ito sa Doctor of Technical Sciences Yuri Petrovich Ulybyshev.

Ang panayam ay isinagawa ni Oleg Nikolaevich Volkov, representante na pinuno ng proyektong "Great Beginning".

Volkov O.N.: Panauhin ng Internet portal na "Planet Korolev" ay ang Deputy Head ng Scientific and Technical Center ng Energia Rocket and Space Corporation, Pinuno ng Space Ballistics Department, Doctor of Technical Sciences Yuri Petrovich Ulybyshev. Yuri Petrovich, magandang hapon!

.: Magandang hapon.

V.: Ang pagkakaroon ng mga manned system sa low-Earth orbit ay hindi isang bago. Ito ay isang pangkaraniwan, pamilyar na bagay. SA Kamakailan lamang ang internasyonal na komunidad ng kalawakan ay nagpapakita ng interes sa iba pang mga proyekto sa kalawakan na inaasahang magho-host mga kumplikadong espasyo, kabilang ang mga nakabantay sa tinatawag na Lagrange points. Kabilang sa mga ito ay ang proyekto ng binisita na mga istasyon ng kalawakan, ang proyekto ng mga istasyon na inilagay para sa paghahanap mapanganib na mga asteroid at pagsubaybay sa buwan.

Ano ang Lagrange points? Ano ang kanilang kakanyahan mula sa pananaw ng celestial mechanics? Ano ang kasaysayan ng teoretikal na pananaliksik sa isyung ito? Ano ang mga pangunahing resulta ng pananaliksik?

U.: Sa ating solar system mayroong isang malaking bilang ng mga natural na epekto na nauugnay sa paggalaw ng Earth, Buwan, at mga planeta. Kabilang dito ang tinatawag na Lagrange points. SA siyentipikong panitikan ang mga ito ay mas madalas na tinatawag na mga libration point. Upang ipaliwanag ang pisikal na kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, isaalang-alang muna natin simpleng sistema. Mayroong isang Earth, at ang Buwan ay lumilipad sa paligid nito sa isang pabilog na orbit. Walang iba sa kalikasan. Ito ang tinatawag na limited three-body problem. At sa problemang ito ay isasaalang-alang natin ang spacecraft at ang posibleng paggalaw nito.

Ang pinakaunang bagay na nasa isip ay: ano ang mangyayari kung ang spacecraft ay matatagpuan sa linyang nagkokonekta sa Earth at Moon. Kung lilipat tayo sa linyang ito, magkakaroon tayo ng dalawang gravitational acceleration: ang atraksyon ng Earth, ang atraksyon ng Buwan, at dagdag pa doon ang centripetal acceleration dahil sa ang katunayan na ang linyang ito ay patuloy na umiikot. Ito ay malinaw na sa ilang mga punto ang lahat ng tatlong mga acceleration na ito, dahil sa ang katunayan na ang mga ito ay naiiba na nakadirekta at namamalagi sa parehong linya, ay maaaring maging zero, i.e. ito ang magiging balance point. Ang puntong ito ay tinatawag na Lagrange point, o libration point. Sa katunayan, mayroong limang ganoong mga punto: tatlo sa kanila ay nasa umiikot na linya na nagkokonekta sa Earth at sa Buwan, ang mga ito ay tinatawag na collinear libration point. Ang una, na aming tinalakay, ay itinalaga L 1, ang pangalawa ay nasa likod ng Buwan- L 2, at ang ikatlong collinear point- L 3 ay matatagpuan sa tapat ng Earth na may kaugnayan sa Buwan. Yung. sa linyang ito, ngunit sa kabilang direksyon. Ito ang unang tatlong puntos.

May dalawa pang punto na matatagpuan sa magkabilang panig sa labas ng linyang ito. Ang mga ito ay tinatawag na triangular libration point. Ang lahat ng mga puntong ito ay ipinapakita sa figure na ito (Larawan 1). Ito ay isang idealized na larawan.

Fig.1.

Ngayon, kung maglalagay tayo ng spacecraft sa alinman sa mga puntong ito, kung gayon sa loob ng balangkas ng gayong simpleng sistema ay mananatili ito doon. Kung lumihis tayo ng kaunti mula sa mga puntong ito, kung gayon ang mga pana-panahong orbit ay maaaring umiral sa kanilang paligid, tinatawag din silang mga halo orbit (tingnan ang Fig. 2), at ang spacecraft ay makakagalaw sa puntong ito sa mga kakaibang orbit. Kung pag-uusapan natin ang mga punto ng libration L 1, L 2 system ng Earth - Moon, kung gayon ang panahon ng paggalaw sa mga orbit na ito ay mga 12 - 14 na araw, at maaari silang mapili sa ganap na magkakaibang paraan.

Fig.2.

Sa katunayan, kung tayo ay babalik sa totoong buhay at isaalang-alang ang problemang ito sa eksaktong pagbabalangkas nito, kung gayon ang lahat ay magiging mas kumplikado. Yung. ang isang spacecraft ay hindi maaaring manatili sa naturang orbit sa loob ng napakahabang panahon, higit sa, sabihin nating, isang panahon, at hindi maaaring manatili dito, dahil sa katotohanan na:

Una, ang orbit ng Buwan sa paligid ng Earth ay hindi pabilog - ito ay bahagyang elliptical;

Bilang karagdagan, ang spacecraft ay maaapektuhan ng gravity ng Araw at ang presyon ng sikat ng araw.

Bilang resulta, ang spacecraft ay hindi maaaring manatili sa naturang orbit. Samakatuwid, mula sa punto ng view ng pagpapatupad ng paglipad sa kalawakan sa naturang mga orbit, kinakailangan na ilunsad ang spacecraft sa naaangkop na halo orbit at pagkatapos ay pana-panahong magsagawa ng mga maniobra upang mapanatili ito.

Sa pamamagitan ng mga pamantayan ng mga paglipad sa pagitan ng mga planeta, ang mga gastos sa gasolina para sa pagpapanatili ng gayong mga orbit ay medyo maliit, hindi hihigit sa 50 - 80 m/sec bawat taon. Para sa paghahambing, maaari kong sabihin na ang pagpapanatili ng orbit ng isang geostationary satellite bawat taon ay 50 m/sec din. Doon ay pinananatili namin ang geostationary satellite malapit sa isang nakapirming punto - ang gawaing ito ay mas simple. Dito dapat nating panatilihin ang spacecraft sa paligid ng naturang halo orbit. Sa prinsipyo, ang gawaing ito ay praktikal na magagawa. Bukod dito, maaari itong ipatupad gamit ang mga low-thrust na makina, at ang bawat maniobra ay isang fraction ng isang metro o isang yunit ng m/sec. Iminumungkahi nito ang posibilidad ng paggamit ng mga orbit sa paligid ng mga puntong ito para sa mga paglipad sa kalawakan, kabilang ang mga may tauhan.

Ngayon, mula sa punto ng view, bakit sila kapaki-pakinabang, at bakit sila ay kawili-wili, partikular, para sa mga praktikal na astronautics?

Kung naaalala mo lahat, ang proyekto ng Amerika " APOLLO ", na gumamit ng lunar orbit kung saan bumaba ang sasakyan, lumapag sa ibabaw ng Buwan, pagkaraan ng ilang oras ay bumalik sa lunar orbit at pagkatapos ay lumipad patungo sa Earth. Ang mga circumlunar orbit ay may ilang interes, ngunit hindi ito palaging maginhawa para sa mga pinapatakbong astronautics. Maaari tayong magkaroon ng iba't ibang mga sitwasyong pang-emergency, bilang karagdagan, natural na nais na pag-aralan ang Buwan hindi lamang sa paligid ng isang partikular na lugar, ngunit sa pangkalahatan ay pag-aralan ang buong Buwan. Bilang isang resulta, lumalabas na ang paggamit ng mga orbit ng buwan ay nauugnay sa isang bilang ng mga limitasyon. Ang mga paghihigpit ay ipinapataw sa mga petsa ng paglulunsad at sa mga petsa ng pagbabalik mula sa lunar orbit. Ang mga parameter ng lunar orbit ay maaaring depende sa magagamit na enerhiya. Halimbawa, ang mga polar na rehiyon ay maaaring hindi naa-access. Ngunit marahil ang pinakamahalagang argumento na pabor sa mga istasyon ng kalawakan sa paligid ng mga libration point ay na:

Una, maaari tayong maglunsad mula sa Earth anumang oras;

Kung ang istasyon ay nasa libration point, at ang mga astronaut ay dapat lumipad sa Buwan, maaari silang lumipad mula sa libration point, o sa halip mula sa halo orbit, hanggang sa anumang punto sa ibabaw ng Buwan;

Ngayong dumating na ang mga tripulante: mula sa pananaw ng mga manned astronautics, napakahalagang tiyakin ang posibilidad ng mabilis na pagbabalik ng mga tripulante kung sakaling magkaroon ng anumang emergency na sitwasyon, pagkakasakit ng mga tripulante, atbp. Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa orbit ng buwan, maaaring kailanganin nating maghintay, sabihin nating, 2 linggo para sa oras ng paglulunsad, ngunit dito maaari tayong maglunsad anumang oras - mula sa Buwan hanggang sa istasyon sa libration point at pagkatapos ay sa Earth, o, sa prinsipyo, direkta sa Earth. Ang ganitong mga pakinabang ay medyo malinaw na nakikita.

Magagamit na mga opsyon: L1 o L2. Mayroong ilang mga pagkakaiba. Tulad ng alam mo, ang Buwan ay palaging nakaharap sa amin na may parehong panig, i.e. Ang panahon ng sarili nitong pag-ikot ay katumbas ng panahon ng paggalaw nito sa paligid ng Earth. Sa bandang huli, likurang bahagi Ang Buwan ay hindi nakikita mula sa Earth. Sa kasong ito, maaari kang pumili ng isang halo orbit upang ito ay palaging nasa linya ng paningin sa Earth at magkaroon ng pagkakataon na magsagawa ng mga komunikasyon, obserbasyon at ilang iba pang mga eksperimento na may kaugnayan sa malayong bahagi ng Buwan. Kaya, ang mga istasyon ng kalawakan na matatagpuan sa alinman sa L1 o L2 point ay maaaring may ilang partikular na pakinabang para sa manned spaceflight. Bilang karagdagan, ito ay kagiliw-giliw na sa pagitan ng mga halo orbit ng mga puntos na L1 o L2 posible na magsagawa ng tinatawag na low-energy flight, literal na 10 m/sec, at lilipad tayo mula sa isang halo orbit patungo sa isa pa.

V.: Yuri Petrovich, mayroon akong tanong: ang punto L1 ay matatagpuan sa linya sa pagitan ng Buwan at Earth, at, tulad ng naiintindihan ko, mula sa punto ng view ng pagtiyak ng komunikasyon sa pagitan ng istasyon ng espasyo at ng Earth, ito ay mas madali. Sinabi mo na ang L2, ang punto na matatagpuan sa likod ng Buwan, ay interesado rin para sa mga praktikal na astronautics. Paano masisiguro ang komunikasyon sa Earth kung ang istasyon ay matatagpuan sa L2 point?

U.: Anumang istasyon, na nasa orbit sa paligid ng L1 point, ay may posibilidad ng tuluy-tuloy na komunikasyon sa Earth, anumang halo orbit. Para sa punto L2 ito ay medyo mas kumplikado. Ito ay dahil sa katotohanan na istasyon ng kalawakan kapag gumagalaw sa isang halo orbit, maaari itong lumitaw na may kaugnayan sa Earth, kumbaga, sa anino ng Buwan, at imposible ang komunikasyon. Ngunit posible na bumuo ng isang halo orbit na palaging magagawang makipag-usap sa Earth. Ito ay isang espesyal na piniling orbit.

Q: Madali bang gawin?

U.: Oo, maaari itong gawin, at dahil walang magagawa nang libre, mangangailangan ito ng bahagyang mas mataas na pagkonsumo ng gasolina. Sabihin natin, sa halip na 50 m/sec ay magiging 100 m/sec. Marahil hindi ito ang pinaka kritikal na tanong.

V.: Isa pang nagpapaliwanag na tanong. Sinabi mo na napakadaling lumipad mula sa puntong L1 hanggang sa puntong L2, at pabalik. Naiintindihan ko ba nang tama na walang saysay na lumikha ng dalawang istasyon sa lugar ng Buwan, ngunit sapat na magkaroon ng isang istasyon na masiglang lumipat sa ibang punto?

U.: Oo, sa pamamagitan ng paraan, ang aming mga kasosyo sa internasyonal na istasyon ng espasyo ay nag-aalok ng isa sa mga pagpipilian para sa pagtalakay sa pagbuo ng proyekto ng ISS sa anyo ng isang istasyon ng espasyo na may posibilidad na lumipad mula sa puntong L1 hanggang sa puntong L2, at pabalik. Ito ay lubos na magagawa at mahulaan sa mga tuntunin ng oras ng paglipad (sabihin, 2 linggo) at maaaring gamitin para sa mga pinapatakbong astronautika.

Nais ko ring sabihin na sa pagsasanay, ang mga flight sa halo orbit ay kasalukuyang ipinatupad ng mga Amerikano ayon sa proyekto. ARTEMIS . Ito ay mga 2-3 taon na ang nakakaraan. Doon, dalawang spacecraft ang lumipad sa paligid ng mga puntong L1 at L2 na nagpapanatili ng kaukulang mga orbit. Isang sasakyan ang lumipad mula sa puntong L2 hanggang sa puntong L1. Ang lahat ng teknolohiyang ito ay ipinatupad sa pagsasanay. Syempre, gusto kong gawin natin.

V.: Well, nasa unahan pa natin ang lahat. Yuri Petrovich, susunod na tanong. Tulad ng naiintindihan ko mula sa iyong pangangatwiran, anumang cosmic system na binubuo ng dalawang planeta ay may Lagrange point, o libration point. May mga ganoong punto para sa sistema ng Sun-Earth, at ano ang kaakit-akit ng mga puntong ito?

U.: Oo, siyempre, ganap na tama. Mayroon ding mga libration point sa Earth-Sun system. Lima rin sila. Sa kaibahan sa mga cislunar libration point, ang paglipad sa mga puntong iyon ay maaaring maging kaakit-akit para sa ganap na magkakaibang mga gawain. Sa partikular, ang mga puntos na L1 at L2 ay pinaka-interesante. Yung. ituro ang L1 sa direksyon mula sa Earth hanggang sa Araw, at ituro ang L2 sa kabaligtaran na direksyon sa linyang nag-uugnay sa Earth at sa Araw.

Kaya, ang unang paglipad patungo sa L1 sa sistema ng Sun-Earth ay isinagawa noong 1978. Simula noon, maraming misyon sa kalawakan ang naisagawa. Ang pangunahing tema ng naturang mga proyekto ay nauugnay sa pagmamasid sa Araw: ang solar wind, solar activity, bukod sa iba pang mga bagay. May mga system na gumagamit ng mga babala tungkol sa ilang aktibong proseso sa Araw na nakakaapekto sa Earth: ang ating klima, kapakanan ng mga tao, atbp. Ito ay kung ano ang punto L1 ay tungkol sa. Pangunahing interesado ito sa sangkatauhan para sa posibilidad na obserbahan ang Araw, ang aktibidad nito at ang mga prosesong nagaganap sa Araw.

Ngayon point L2. Ang Point L2 ay kawili-wili din, lalo na para sa astrophysics. At ito ay dahil sa ang katunayan na ang isang spacecraft na matatagpuan sa paligid ng puntong ito ay maaaring gumamit, halimbawa, isang radio teleskopyo, na kung saan ay protektado mula sa radiation mula sa Araw. Ito ay ididirekta nang tapat mula sa Earth at sa Araw at maaaring magbigay-daan para sa mas puro astrophysical na mga obserbasyon. Hindi sila maingay mula sa Araw o anumang sinasalamin na radiation mula sa Earth. At ito rin ay kawili-wili, dahil... Gumagalaw tayo sa paligid ng Araw, na gumagawa ng isang buong rebolusyon sa loob ng 365 araw, pagkatapos ay sa gayong teleskopyo ng radyo maaari nating tingnan ang anumang direksyon ng uniberso. Mayroon ding mga ganitong proyekto. Sa ngayon sa Physics Institute namin Akademikong Ruso Ang agham ay bumubuo ng naturang proyekto na "Millimetron". Sa puntong ito, masyadong, maraming mga misyon ang ipinatupad, at lumilipad ang spacecraft.

Q: Yuri Petrovich, mula sa punto ng view ng paghahanap ng mga mapanganib na asteroid na maaaring magbanta sa Earth, sa anong punto dapat ilagay ang spacecraft upang masubaybayan nila ang mga mapanganib na asteroid?

U.: Sa totoo lang, tila sa akin ay walang ganoong direktang, halatang sagot sa tanong na ito. Bakit? Dahil ang mga gumagalaw na asteroid na may kaugnayan sa solar system ay tila nakapangkat sa isang bilang ng mga pamilya, mayroon silang ganap na magkakaibang mga orbit at, sa palagay ko, posibleng maglagay ng device para sa isang uri ng asteroid sa circumlunar point. Maaari mo ring tingnan kung ano ang tungkol sa libration point ng Sun-Earth system. Ngunit tila mahirap para sa akin na magbigay ng isang malinaw, direktang sagot: "ganito at ganoong punto sa ganito at ganoong sistema." Ngunit, sa prinsipyo, ang mga libration point ay maaaring maging kaakit-akit para sa pagprotekta sa Earth.

V.: Naiintindihan ko nang tama, ang solar system ay may mas maraming kawili-wiling lugar, hindi lamang ang Earth - ang Buwan, ang Earth - ang Araw. Ano ang iba pang mga kagiliw-giliw na lugar sa solar system na maaaring magamit sa mga proyekto sa kalawakan?

U.: Ang katotohanan ay sa solar system sa anyo kung saan ito umiiral, bilang karagdagan sa epekto na nauugnay sa mga punto ng libration, mayroong isang bilang ng mga naturang epekto na nauugnay sa magkaparehong paggalaw ng mga katawan sa solar system: ang Earth, ang mga planeta, atbp. d. Dito sa Russia, sa kasamaang-palad, wala akong alam na trabaho sa paksang ito, ngunit, una sa lahat, natuklasan ng mga Amerikano at Europeo na mayroong tinatawag na mga low-energy flight sa solar system (bukod dito, ang mga pag-aaral na ito ay medyo kumplikado. at mathematically trabaho, at sa mga tuntunin ng pagkalkula - nangangailangan sila ng malalaking computing supercomputer).

Dito, halimbawa, bumalik tayo sa puntong L1 ng Earth - Moon system. May kaugnayan sa puntong ito, posible na bumuo (ito ay kaakit-akit para sa mga awtomatikong sasakyan) na mga flight sa buong solar system, na nagbibigay ng maliit, sa pamamagitan ng mga pamantayan ng interplanetary flight, mga impulses ng pagkakasunud-sunod ng ilang daang m/sec. At pagkatapos ang spacecraft na ito ay magsisimulang gumalaw nang mabagal. Sa kasong ito, posible na bumuo ng isang tilapon sa paraang maiiwasan nito ang isang bilang ng mga planeta.

Hindi tulad ng mga direktang interplanetary flight, ito ay magiging isang mahabang proseso. Samakatuwid, hindi ito masyadong angkop para sa manned space flight. At para sa mga awtomatikong device maaari itong maging lubhang kaakit-akit.

Dito sa larawan (Larawan 3) ang isang paglalarawan ng mga flight na ito ay ipinapakita. Ang mga pinagdaanan ay tila nagkakabit sa isa't isa. Transition mula sa halo orbit mula L1 hanggang L2. Siya st O sapat na ang kaunti. Ganun din doon. Tila kami ay dumadausdos sa kahabaan ng tunnel na ito, at sa punto ng pakikipag-ugnayan o malapit sa pakikipag-ugnayan sa isa pang lagusan, nagbibigay kami ng isang maliit na maniobra at lumipad, pumunta sa ibang planeta. Sa pangkalahatan, isang napaka-kagiliw-giliw na direksyon. Ang tawag dito " Superhighway "(kahit iyan ang terminong ginagamit ng mga Amerikano).

Fig.3.
(pagguhit mula sa mga dayuhang publikasyon)

Ang praktikal na pagpapatupad ay bahagyang ginawa ng mga Amerikano bilang bahagi ng proyekto GENESIS . Ngayon sila ay nagtatrabaho din sa direksyong ito. Tila sa akin na ito ay isa sa mga pinaka-promising na lugar sa pag-unlad ng astronautics. Dahil kung tutuusin, sa mga makinang iyon, "propulsors" na mayroon tayo sa kasalukuyan, ang ibig kong sabihin ay mga high-thrust engine at electric jet engine (na napakaliit pa rin ng thrust at nangangailangan ng maraming enerhiya), uunlad tayo sa mga tuntunin ng solar development sistema o karagdagang pag-aaral ay napakahirap. Ngunit ang mga pangmatagalan o kahit sampung taong mga problema sa paglipad ay maaaring maging lubhang kawili-wili para sa pananaliksik. Parang Voyager lang. Siya ay lumilipad mula noong 1978 o 1982, sa palagay ko ( mula noong 1977 - ed.), ay lumampas na ngayon sa solar system. Napakahirap ng direksyong ito. Una, mahirap ito sa mga termino sa matematika. Bilang karagdagan, dito ang pagsusuri at mga kalkulasyon sa mekanika ng mga flight ay nangangailangan ng mataas na mapagkukunan ng computer, i.e. sa Personal na computer Ito ay nagdududa upang makalkula ito, kailangan mong gumamit ng mga supercomputer.

Q: Yuri Petrovich, maaari bang gamitin ang sistema ng mga transisyon na mababa ang enerhiya upang ayusin ang isang space solar patrol - isang permanenteng sistema para sa pagsubaybay sa solar system na may umiiral na mga paghihigpit sa gasolina na mayroon tayo?

U.: Kahit na sa pagitan ng Earth at ng Buwan, at gayundin, halimbawa, sa pagitan ng Earth at Mars, ang Earth at Venus, may mga tinatawag na quasi-periodic trajectories. Tulad ng pagsusuri natin sa halo orbit, na sa isang perpektong problema ay umiiral nang walang kaguluhan, ngunit kapag nagpataw tayo ng mga tunay na kaguluhan, napipilitan tayong ayusin ang orbit sa ilang paraan. Ang mga quasi-periodic orbit na ito ay nangangailangan din ng maliliit, ayon sa mga pamantayan ng mga paglipad sa pagitan ng mga planeta, kapag ang mga katangiang bilis ay daan-daang m/sec. Mula sa punto ng view ng isang space patrol para sa pagmamasid sa mga asteroid, maaari silang maging kaakit-akit. Ang negatibo lang ay hindi angkop ang mga ito para sa kasalukuyang mga manned space flight dahil sa mahabang tagal ng flight. At mula sa punto ng view ng enerhiya, at kahit na sa mga makina na mayroon tayo ngayon sa ating siglo, maaari tayong gumawa ng medyo kawili-wiling mga proyekto.

T: Naiintindihan ko ba nang tama, ipinapalagay mo na ang mga libration point ng Earth-Moon system ay para sa mga bagay na may tao, at ang mga puntong binanggit mo kanina ay para sa mga awtomatikong makina?

U.: Nais ko ring magdagdag ng isang punto, ang isang istasyon ng espasyo sa L1 o L2 ay maaaring magamit upang maglunsad ng maliit na sasakyang pangkalawakan (tinatawag ng mga Amerikano ang diskarteng ito na " Gate Way " - "Tulay sa Uniberso"). Ang aparato ay maaaring, gamit ang mga flight na mababa ang enerhiya, kahit papaano ay pana-panahong gumagalaw sa paligid ng Earth sa napakalaking distansya, o lumipad sa ibang mga planeta o kahit na lumipad sa paligid ng ilang mga planeta.

V.: Kung nangangarap ka ng kaunti, kung gayon sa hinaharap ang Buwan ay magiging mapagkukunan ng gasolina sa kalawakan, at ang lunar na gasolina ay dadaloy sa libration point ng Earth-Moon system, pagkatapos ay maaari kang mag-refuel ng spacecraft gamit ang space fuel at magpadala ng espasyo patrol sa buong solar system.

Yuri Petrovich, napag-usapan mo ang tungkol sa mga kagiliw-giliw na phenomena. Sinuri sila ng panig ng Amerika ( NASA), at sa ating bansa ginagawa nila ang mga proyektong ito?

U.: Sa pagkakaalam ko, malamang hindi sila kasali sa mga proyektong may kinalaman sa mga libration point ng Earth-Moon system. Gumagawa sila ng mga proyektong nauugnay sa mga libration point ng Sun-Earth system. Mayroon kaming malawak na karanasan sa direksyong ito; sinusubukan ng Institute of Applied Mathematics ng Russian Academy of Sciences na pinangalanan sa Keldysh, ang Institute of Space Research, at ilang unibersidad sa Russia na harapin ang mga katulad na problema. Ngunit walang ganoong sistematikong diskarte, isang malaking programa, dahil ang programa ay dapat magsimula sa pagsasanay ng mga tauhan, at mga tauhan na may napakataas na kwalipikasyon. Sa mga tradisyunal na kurso sa space ballistics at celestial mechanics, ang mga mekanika ng paggalaw ng spacecraft sa paligid ng mga libration point at low-energy flight ay halos wala.

Dapat kong ituro iyon sa mga oras Uniong Sobyet Sila ay higit pa o hindi gaanong aktibong kasangkot sa mga katulad na programa, at ang mga espesyalista ay, tulad ng nabanggit ko na, sa Institute of Applied Mathematics, IKI, at Lebedev Physical Institute. Ngayon marami sa kanila ang nasa ganitong edad... At ang malaking bilang ng mga kabataan na haharap sa mga problemang ito ay mahinang nakikita.

Hindi ko binanggit ang mga Amerikano sa kahulugan ng pagpupuri sa kanila. Ang katotohanan ay sa USA napakalaking departamento ang humaharap sa mga problemang ito. Una sa lahat, sa laboratoryo JPL NASA isang malaking koponan ang nagtatrabaho, at malamang na ipinatupad na nila ang karamihan sa mga proyekto ng interplanetary space ng Amerika. Sa maraming unibersidad sa Amerika, sa ibang mga sentro, sa NASA , mayroong isang malaking bilang ng mga mahusay na sinanay na mga espesyalista na may mahusay na kagamitan sa computer. Tinutugunan nila ang isyung ito, sa direksyong ito, sa napakalawak na harapan.

Sa ating bansa, sa kasamaang palad, ito ay kahit papaano ay gusot. Kung ang naturang programa ay lilitaw sa Russia at magiging malaking interes sa pangkalahatan, kung gayon ang pag-deploy ng gawaing ito ay maaaring tumagal ng medyo mahabang panahon, simula sa pagsasanay ng mga tauhan at nagtatapos sa pananaliksik, mga kalkulasyon, at pagbuo ng naaangkop na spacecraft.

Q: Yuri Petrovich, anong mga unibersidad ang nagsasanay ng mga espesyalista sa celestial mechanics sa ating bansa?

U.: Sa pagkakaalam ko, sa Moscow State University, sa St. Petersburg University mayroong departamento ng celestial mechanics. May mga ganyang espesyalista doon. Ang dami, nahihirapan akong sagutin.

V.: Dahil upang simulan ang pagpapatupad ng praktikal na bahagi ng isyu, kailangan mo munang maging isang malalim na espesyalista, at para dito kailangan mong magkaroon ng naaangkop na espesyalidad.

U.: At may napakagandang mathematical background.

V.: Okay. Maaari ka na bang magbigay ng listahan ng mga sanggunian na makakatulong sa mga taong kasalukuyang walang espesyal na pagsasanay sa matematika?

U.: Sa Russian, sa pagkakaalam ko, mayroong isang monograp ni Markeev na nakatuon sa mga libration point. Kung tama ang aking memorya, ito ay tinatawag na “Libration Points in Celestial Mechanics and Cosmodynamics.” Ito ay lumabas noong 1978. Mayroong isang reference book na inedit ni Duboshin "Handbook of Celestial Mechanics and Astrodynamics". Dumaan ito sa 2 edisyon. Sa pagkakaalala ko, naglalaman din ito ng mga ganoong katanungan. Ang natitira ay maaaring makuha, una, sa website ng Institute of Applied Mathematics mayroong digital library at ang kanilang mga preprint (hiwalay na nai-publish na mga artikulo) sa lugar na ito. Malaya silang nagpi-print sa Internet. Sa pamamagitan ng paggamit search engine maaari mong mahanap ang mga nauugnay na preprint at tingnan ang mga ito. Mayroong maraming materyal na magagamit sa Internet sa Ingles.

V.: Salamat sa kamangha-manghang kwento. Umaasa ako na ang paksang ito ay magiging interesado sa aming mga gumagamit ng mapagkukunan ng Internet. Maraming salamat!

B.V. Bulyubash,
, MSTU im. R.E. Alekseeva, Nizhny Novgorod

Lagrange na puntos

Humigit-kumulang 400 taon na ang nakalilipas, ang mga astronomo ay may bagong tool na magagamit nila upang pag-aralan ang mundo ng mga planeta at bituin - isang teleskopyo. Galileo Galilei. Napakakaunting panahon ang lumipas, at ang batas ng unibersal na grabitasyon at ang tatlong batas ng mekanika na natuklasan ni Isaac Newton ay idinagdag dito. Ngunit pagkatapos lamang ng kamatayan ni Newton ay nabuo ang mga pamamaraan ng matematika na naging posible upang epektibong magamit ang mga batas na natuklasan niya at tumpak na kalkulahin ang mga trajectory ng mga celestial na katawan. Ang mga may-akda ng mga pamamaraang ito ay mga French mathematician. Ang mga pangunahing tauhan ay sina Pierre Simon Laplace (1749–1827) at Joseph Louis Lagrange (1736–1813). Sa isang malaking lawak, ito ay sa pamamagitan ng kanilang mga pagsisikap na ang isang bagong agham ay nilikha - celestial mechanics. Ito mismo ang tinawag ni Laplace, kung saan naging batayan ang celestial mechanics para sa pilosopiya ng determinismo. Sa partikular, ang imahe ng isang kathang-isip na nilalang na inilarawan ni Laplace, na, alam ang mga bilis at mga coordinate ng lahat ng mga particle sa Uniberso, ay maaaring hindi malabo na mahulaan ang estado nito sa anumang hinaharap na punto ng oras, ay naging malawak na kilala. Ang nilalang na ito - "Demonyo ni Laplace" - ay nagpakilala sa pangunahing ideya ng pilosopiya ng determinismo. At ang pinakamagandang oras bagong agham ay dumating noong Setyembre 23, 1846, sa pagtuklas ng ikawalong planeta ng solar system - Neptune. Natuklasan ng Aleman na astronomo na si Johann Halle (1812–1910) ang Neptune kung saan ito dapat ay ayon sa mga kalkulasyon na ginawa ng French mathematician na si Urbain Le Verrier (1811–1877).

Isa sa mga natatanging tagumpay ng celestial mechanics ay ang pagkatuklas ni Lagrange noong 1772 ng tinatawag na libration point. Ayon kay Lagrange, sa isang dalawang-katawan na sistema mayroong kabuuang limang puntos (karaniwang tinatawag na Lagrange na puntos), kung saan ang kabuuan ng mga puwersa na kumikilos sa isang ikatlong katawan na inilagay sa isang punto (ang masa nito ay makabuluhang mas mababa kaysa sa masa ng iba pang dalawa) ay katumbas ng zero. Naturally, pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang umiikot na frame ng sanggunian, kung saan ang katawan, bilang karagdagan sa mga puwersa ng grabidad, ay aaksyunan din ng centrifugal force ng inertia. Sa Lagrange point, samakatuwid, ang katawan ay nasa isang estado ng balanse. Sa sistemang Sun–Earth, ang mga Lagrange point ay matatagpuan tulad ng sumusunod. Sa tuwid na linya na nag-uugnay sa Araw at Lupa, mayroong tatlong puntos sa lima. Dot L 3 ay matatagpuan sa tapat ng orbit ng Earth na may kaugnayan sa Araw. Dot L 2 ay matatagpuan sa parehong bahagi ng Araw bilang ang Earth, ngunit sa loob nito, hindi katulad L 3, Ang Araw ay sakop ng Earth. At period L 1 ay nasa tuwid na linya na kumukonekta L 2 at L 3, ngunit sa pagitan ng Earth at ng Araw. Mga puntos L 2 at L 1 ay hiwalay sa Earth sa parehong distansya - 1.5 milyong km. Dahil sa kanilang mga katangian, ang mga punto ng Lagrange ay nakakaakit ng atensyon ng mga manunulat ng science fiction. Kaya, sa aklat na "Solar Storm" ni Arthur C. Clarke at Stephen Baxter, ito ay nasa Lagrange point L 1 space builder ay gumagawa ng malaking screen na idinisenyo upang protektahan ang Earth mula sa isang napakalakas na solar storm.

Ang natitirang dalawang puntos ay L 4 at L 5 ay nasa orbit ng Earth, ang isa ay nasa harap ng Earth, ang isa ay nasa likod. Ang dalawang puntong ito ay lubhang naiiba sa iba, dahil ang balanse ng mga celestial na katawan na matatagpuan sa kanila ay magiging matatag. Iyon ang dahilan kung bakit ang hypothesis ay napakapopular sa mga astronomo na sa paligid ng mga puntos L 4 at L 5 ay maaaring maglaman ng mga labi ng isang gas at alikabok na ulap mula sa panahon ng pagbuo ng mga planeta ng Solar System, na natapos 4.5 bilyong taon na ang nakalilipas.

Pagkatapos magsimulang galugarin ng mga awtomatikong interplanetary station ang Solar System, tumaas nang husto ang interes sa mga punto ng Lagrange. Kaya, sa paligid ng punto L 1 spacecraft ay nagsasagawa ng pananaliksik sa solar wind NASA: SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) At Hangin(isinalin mula sa Ingles – hangin).

Isa pang device NASA– pagsisiyasat WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)– ay matatagpuan sa paligid ng punto L 2 at pinag-aaralan ang cosmic microwave background radiation. Patungo L 2 space telescope na "Planck" at "Herschel" ay gumagalaw; sa malapit na hinaharap ay sasamahan sila ng Webb telescope, na dapat palitan ang sikat na mahabang buhay na teleskopyo sa kalawakan na Hubble. Tungkol naman sa mga puntos L 4 at L 5, pagkatapos Setyembre 26–27, 2009 twin probes STEREO-A At STEREO-B ipinadala sa Earth ang maraming larawan ng mga aktibong proseso sa ibabaw ng Araw. Mga Paunang Plano ng Proyekto STEREO kamakailan lamang ay makabuluhang pinalawak, at sa kasalukuyan ang mga probes ay inaasahan din na gagamitin upang pag-aralan ang paligid ng mga Lagrange point para sa pagkakaroon ng mga asteroid doon. Ang pangunahing layunin ng naturang pananaliksik ay upang subukan ang mga modelo ng computer na hinuhulaan ang pagkakaroon ng mga asteroid sa "stable" na mga punto ng Lagrange.

Sa pagsasaalang-alang na ito, dapat sabihin na sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, kapag naging posible na malutas ang mga kumplikadong equation ng celestial mechanics sa isang computer, ang imahe ng isang matatag at predictable solar system (at kasama nito ang pilosopiya ng determinismo) sa wakas ay naging isang bagay ng nakaraan. Ipinakita ng pagmomodelo ng computer na ang hindi maiiwasang kamalian sa mga numerical na halaga ng mga bilis at mga coordinate ng mga planeta sa isang naibigay na oras ay humahantong sa napaka makabuluhang pagkakaiba sa mga modelo ng ebolusyon ng Solar system. Kaya, ayon sa isang senaryo, ang solar system ay maaaring mawala pa nga ang isa sa mga planeta nito sa daan-daang milyong taon.

Kasabay nito, ang mga modelo ng computer ay nagbibigay ng isang natatanging pagkakataon upang muling buuin ang mga kaganapan na naganap sa malayong panahon ng kabataan ng solar system. Kaya, ang modelo ng mathematician na si E. Belbruno at astrophysicist na si R. Gotta (Princeton University) ay naging malawak na kilala, ayon sa kung saan sa isa sa mga punto ng Lagrange ( L 4 o L 5) sa malayong nakaraan nabuo ang planetang Theia ( Teia). Ang impluwensya ng gravitational mula sa iba pang mga planeta ay pinilit si Thea sa ilang mga punto na umalis sa Lagrange point, pumasok sa isang tilapon patungo sa Earth at kalaunan ay bumangga dito. Ang modelo nina Gott at Belbruno ay nagpapalabas ng hypothesis na ibinabahagi ng maraming astronomo. Ayon dito, ang Buwan ay binubuo ng bagay na nabuo humigit-kumulang 4 na bilyong taon na ang nakalilipas pagkatapos ng banggaan sa Earth bagay sa espasyo ang laki ng Mars. Ang hypothesis na ito, gayunpaman, ay may mahinang punto: ang tanong kung saan eksaktong bagay ang maaaring nabuo. Kung ang lugar ng kapanganakan nito ay mga lugar ng solar system na malayo sa Earth, kung gayon ang enerhiya nito ay magiging napakalaki at ang resulta ng pagbangga nito sa Earth ay hindi ang paglikha ng Buwan, ngunit ang pagkawasak ng Earth. Dahil dito, ang naturang bagay ay dapat na nabuo sa hindi kalayuan sa Earth, at ang paligid ng isa sa mga punto ng Lagrange ay angkop para dito.

Ngunit dahil maaaring magkaroon ng ganitong paraan ang mga kaganapan sa nakaraan, ano ang pumipigil sa mga ito na mangyari muli sa hinaharap? Hindi ba, sa madaling salita, isa pang Theia ang tutubo sa paligid ng mga punto ng Lagrange? Sinabi ni Prof. Naniniwala si P. Weigert (University of Western Ontario, Canada) na imposible ito, dahil solar system Sa kasalukuyan, malinaw na walang sapat na mga particle ng alikabok upang bumuo ng mga naturang bagay, ngunit 4 bilyong taon na ang nakalilipas, nang ang mga planeta ay nabuo mula sa mga particle ng gas at alikabok na ulap, ang sitwasyon ay sa panimula ay naiiba. Ayon kay R. Gott, ang mga asteroid ay maaaring matuklasan sa paligid ng mga punto ng Lagrange - ang mga labi ng "materyal na gusali" ng planetang Theia. Ang ganitong mga asteroid ay maaaring maging isang makabuluhang kadahilanan ng panganib para sa Earth. Sa katunayan, ang impluwensya ng gravitational mula sa iba pang mga planeta (at pangunahin ang Venus) ay maaaring sapat para sa asteroid na umalis sa paligid ng Lagrange point, at sa kasong ito ay maaari itong pumasok sa isang tabla ng banggaan sa Earth. Ang hypothesis ni Gott ay may prehistory: noong 1906, natuklasan ni M. Wolf (Germany, 1863–1932) ang mga asteroid sa mga Lagrange point ng Sun–Jupiter system, ang mga una sa labas ng asteroid belt sa pagitan ng Mars at Jupiter. Kasunod nito, higit sa isang libo sa kanila ang natuklasan sa paligid ng Lagrange points ng Sun–Jupiter system. Ang mga pagtatangka na maghanap ng mga asteroid malapit sa ibang mga planeta sa solar system ay hindi naging matagumpay. Tila, hindi pa rin sila malapit sa Saturn, at sa huling dekada lamang sila natuklasan malapit sa Neptune. Para sa kadahilanang ito, medyo natural na ang tanong ng pagkakaroon o kawalan ng mga asteroid sa Lagrange na mga punto ng sistema ng Earth-Sun ay lubhang nababahala sa mga modernong astronomo.

Si P. Weigert, gamit ang isang teleskopyo sa Mauna Kea (Hawaii, USA), ay sinubukan na noong unang bahagi ng 90s. XX siglo hanapin ang mga asteroid na ito. Ang kanyang mga obserbasyon ay maselan, ngunit hindi nagdala ng tagumpay. Kamakailan lamang, inilunsad ang mga awtomatikong programa sa paghahanap para sa mga asteroid, lalo na, ang Lincoln Project upang maghanap ng mga asteroid na malapit sa Earth (Lincoln Near Earth Asteroid Research project). Gayunpaman, wala pa silang anumang resulta.

Ipinapalagay na ang mga probes STEREO ay magdadala sa mga naturang paghahanap sa isang panimula na naiibang antas ng katumpakan. Ang paglipad ng mga probe sa paligid ng mga Lagrange point ay pinlano sa pinakadulo simula ng proyekto, at pagkatapos na maisama ang programa sa paghahanap ng asteroid sa proyekto, kahit na ang posibilidad na iwan sila magpakailanman sa paligid ng mga puntong ito ay tinalakay.

Ang mga kalkulasyon, gayunpaman, ay nagpakita na ang paghinto ng mga probes ay mangangailangan ng labis na pagkonsumo ng gasolina. Isinasaalang-alang ang sitwasyong ito, mga tagapamahala ng proyekto STEREO Kami ay nanirahan sa opsyon ng mabagal na paglipad ng mga lugar na ito ng kalawakan. Aabutin ito ng mga buwan. Ang mga heliospheric recorder ay inilalagay sa board ng probes, at ito ay sa kanilang tulong na ang mga asteroid ay hahanapin. Gayunpaman, ang gawain ay nananatiling napakahirap, dahil sa hinaharap na mga larawan ang mga asteroid ay magiging mga tuldok lamang na gumagalaw laban sa background ng libu-libong bituin. Mga tagapamahala ng proyekto STEREO umaasa sa aktibong tulong sa paghahanap mula sa mga amateur astronomer na titingnan ang mga resultang larawan sa Internet.

Ang mga eksperto ay labis na nag-aalala tungkol sa kaligtasan ng paggalaw ng mga probes sa paligid ng mga punto ng Lagrange. Sa katunayan, ang mga banggaan sa "mga particle ng alikabok" (na maaaring malaki ang sukat) ay maaaring makapinsala sa mga probe. Sa kanilang paglipad ang mga pagsisiyasat STEREO paulit-ulit na nakatagpo ng mga particle ng alikabok - mula sa isang beses hanggang ilang libo bawat araw.

Ang pangunahing intriga ng paparating na mga obserbasyon ay ang kumpletong kawalan ng katiyakan sa tanong kung gaano karaming mga asteroid ang dapat "makita" ng mga probe. STEREO(kung nakita man nila ito). Ang mga bagong modelo ng computer ay hindi ginawa ang sitwasyon na mas predictable: ito ay sumusunod mula sa kanila na ang gravitational na impluwensya ng Venus ay hindi lamang maaaring "hilahin" ang mga asteroid mula sa mga punto ng Lagrange, ngunit nag-aambag din sa paggalaw ng mga asteroid sa mga puntong ito. Ang kabuuang bilang ng mga asteroid sa paligid ng mga punto ng Lagrange ay hindi masyadong malaki ("hindi natin pinag-uusapan ang tungkol sa daan-daan"), at ang kanilang mga linear na sukat ay dalawang order ng magnitude na mas maliit kaysa sa mga sukat ng mga asteroid mula sa sinturon sa pagitan ng Mars at Jupiter. Makukumpirma ba ang kanyang mga hula? Kaunting oras na lang ang natitira para maghintay...

Batay sa mga materyales ng artikulo (isinalin mula sa Ingles)
S. Clark. Nabubuhay sa kawalan ng timbang //Bagong Siyentipiko. Pebrero 21, 2009

Anuman ang layunin na itinakda mo para sa iyong sarili, anuman ang misyon na plano mo, ang isa sa pinakamalaking hadlang sa iyong paglalakbay sa kalawakan ay magiging gasolina. Malinaw, ang isang tiyak na halaga nito ay kinakailangan upang makaalis sa Earth. Kung mas maraming kargamento ang kailangang ilabas sa atmospera, mas maraming gasolina ang kailangan. Ngunit dahil dito, ang rocket ay nagiging mas mabigat, at ang lahat ay nagiging isang mabisyo na bilog. Ito ang pumipigil sa amin na magpadala ng ilang mga interplanetary station sa iba't ibang mga address sa isang rocket - walang sapat na espasyo para sa gasolina. Gayunpaman, noong dekada 80 ng huling siglo, natagpuan ng mga siyentipiko ang isang butas - isang paraan upang maglakbay sa paligid ng solar system gamit ang halos walang gasolina. Ito ay tinatawag na Interplanetary Transport Network.

Mga kasalukuyang paraan ng paglipad sa kalawakan

Ngayon, ang paglipat sa pagitan ng mga bagay sa solar system, halimbawa, ang paglalakbay mula sa Earth hanggang Mars, ay karaniwang nangangailangan ng tinatawag na Hohmann ellipse flight. Ang paglulunsad ng sasakyan ay inilunsad at pagkatapos ay pinabilis hanggang sa ito ay lampas sa orbit ng Mars. Malapit sa pulang planeta, bumagal ang rocket at nagsimulang umikot sa patutunguhan nito. Nagsusunog ito ng maraming gasolina kapwa para sa acceleration at braking, ngunit ang Hohmann ellipse ay nananatiling isa sa pinaka mabisang paraan gumagalaw sa pagitan ng dalawang bagay sa kalawakan.

Hohmann Ellipse - Arc I - paglipad mula sa Earth papuntang Venus. Arc II - paglipad mula sa Venus patungong Mars Arc III - pagbabalik mula sa Mars patungong Earth.

Ginagamit din ang mga gravity maneuvers, na maaaring maging mas epektibo. Kapag ginagawa ang mga ito, bumibilis ang spacecraft gamit ang gravitational force ng isang malaking celestial body. Ang pagtaas sa bilis ay lubhang makabuluhan halos nang walang paggamit ng gasolina. Ginagamit namin ang mga maniobra na ito sa tuwing ipinapadala namin ang aming mga istasyon sa isang mahabang paglalakbay mula sa Earth. Gayunpaman, kung ang isang barko ay kailangang pumasok sa orbit ng isang planeta pagkatapos ng isang gravity maneuver, kailangan pa rin itong bumagal. Siyempre, tandaan mo na nangangailangan ito ng gasolina.

Ito ang eksaktong dahilan kung bakit sa pagtatapos ng huling siglo, nagpasya ang ilang mga siyentipiko na lapitan ang problema mula sa kabilang panig. Itinuring nila ang gravity hindi bilang isang lambanog, ngunit bilang isang heograpikal na tanawin, at binuo ang ideya ng isang interplanetary transport network. Ang entrance at exit springboards dito ay ang Lagrange points - limang rehiyon malapit sa celestial bodies kung saan nagkakabalanse ang gravity at rotational forces. Umiiral ang mga ito sa anumang sistema kung saan umiikot ang isang katawan sa iba, at nang walang pagkukunwari ng pagka-orihinal, binibilang sila mula L1 hanggang L5.

Kung maglalagay tayo ng spaceship sa Lagrange point, ito ay mananatili doon nang walang katiyakan dahil hindi ito hinihila ng gravity sa isang direksyon nang higit kaysa sa isa pa. Gayunpaman, hindi lahat ng mga puntong ito ay nilikha nang pantay, sa makasagisag na pagsasalita. Ang ilan sa mga ito ay matatag - kung lilipat ka ng kaunti sa gilid habang nasa loob, ibabalik ka ng gravity sa iyong lugar - tulad ng isang bola sa ilalim ng lambak ng bundok. Ang iba pang mga punto ng Lagrange ay hindi matatag - kung lilipat ka ng kaunti, magsisimula kang madala palayo doon. Ang mga bagay na matatagpuan dito ay parang bola sa tuktok ng isang burol - ito ay mananatili doon kung ito ay maayos na nakalagay o kung ito ay hawak doon, ngunit kahit isang bahagyang simoy ng hangin ay sapat na upang ito ay bumilis ng bilis at gumulong pababa.

Mga burol at lambak ng kosmikong tanawin

Isinasaalang-alang ng mga spaceship na lumilipad sa paligid ng solar system ang lahat ng "mga burol" at "lambak" na ito sa panahon ng paglipad at sa yugto ng pagpaplano ng ruta. Gayunpaman, pinipilit sila ng interplanetary transport network na magtrabaho para sa kapakinabangan ng lipunan. Tulad ng alam mo na, ang bawat stable orbit ay may limang Lagrange point. Ito ang Earth-Moon system, at ang Sun-Earth system, at ang mga sistema ng lahat ng satellite ng Saturn na may Saturn mismo... Maaari mong ipagpatuloy ang iyong sarili, pagkatapos ng lahat, sa Solar system maraming bagay ang umiikot sa isang bagay.

Ang mga lagrange point ay nasa lahat ng dako, kahit na patuloy nilang binabago ang kanilang partikular na lokasyon sa kalawakan. Palagi nilang sinusunod ang orbit ng mas maliit na bagay sa sistema ng pag-ikot, at lumilikha ito ng isang pabago-bagong tanawin ng mga burol at lambak ng gravitational. Sa madaling salita, nagbabago ang pamamahagi ng mga puwersa ng gravitational sa solar system sa paglipas ng panahon. Minsan ang pagkahumaling sa ilang mga spatial na coordinate ay nakadirekta patungo sa Araw, sa isa pang punto ng oras - patungo sa ilang planeta, at nangyayari din na ang Lagrange point ay dumadaan sa kanila, at sa lugar na ito naghahari ang equilibrium kapag walang sinumang humihila kahit saan .

Tinutulungan kami ng metapora ng mga burol at lambak na mailarawan nang mas mahusay ang abstract na ideyang ito, kaya gagamitin namin ito nang ilang beses pa. Minsan sa kalawakan nangyayari na ang isang burol ay dumadaan sa tabi ng isa pang burol o ibang lambak. Baka mag-overlap pa sila. At sa mismong sandaling ito, nagiging mas epektibo ang paglalakbay sa kalawakan. Halimbawa, kung ang iyong gravitational hill ay pumapatong sa isang lambak, maaari kang "gumulong" dito. Kung ang iyong burol ay magkakapatong sa isa pang burol, maaari kang tumalon mula sa tuktok hanggang sa tuktok.

Paano gamitin ang Interplanetary Transport Network?

Kapag ang mga Lagrange point ng iba't ibang orbit ay lumalapit sa isa't isa, halos walang pagsisikap na lumipat mula sa isa patungo sa isa pa. Nangangahulugan ito na kung hindi ka nagmamadali at handang maghintay para sa kanilang diskarte, maaari kang tumalon mula sa orbit patungo sa orbit, halimbawa, kasama ang ruta ng Earth-Mars-Jupiter at higit pa, halos walang pag-aaksaya ng gasolina. Madaling maunawaan na ito ang ideya na ginagamit ng Interplanetary Transport Network. Ang patuloy na pagbabago ng network ng mga Lagrange point ay parang isang paikot-ikot na kalsada, na nagbibigay-daan sa iyong lumipat sa pagitan ng mga orbit na may kaunting pagkonsumo ng gasolina.

Sa pang-agham na komunidad, ang mga point-to-point na paggalaw na ito ay tinatawag na low-cost transition trajectories, at nagamit na ang mga ito nang ilang beses sa pagsasanay. Ang isa sa mga pinakatanyag na halimbawa ay ang desperado ngunit matagumpay na pagtatangka na iligtas ang Japanese lunar station noong 1991, nang ang spacecraft ay may masyadong maliit na gasolina upang makumpleto ang misyon nito sa tradisyonal na paraan. Sa kasamaang palad, hindi namin magagamit ang diskarteng ito sa isang regular na batayan, dahil ang isang kanais-nais na pagkakahanay ng mga punto ng Lagrange ay maaaring asahan sa mga dekada, siglo, at mas matagal pa.

Ngunit, kung ang oras ay hindi nagmamadali, madali nating kayang magpadala ng isang pagsisiyasat sa kalawakan, na mahinahong maghihintay para sa mga kinakailangang kumbinasyon, at mangolekta ng impormasyon sa natitirang oras. Sa paghihintay, talon siya sa isa pang orbit at magsasagawa ng mga obserbasyon habang nasa loob na nito. Ang probe na ito ay makakapaglakbay sa buong solar system para sa isang walang limitasyong dami ng oras, na nagre-record ng lahat ng nangyayari sa paligid nito at nagdaragdag sa siyentipikong kaalaman ng sibilisasyon ng tao. Malinaw na ito ay sa panimula ay naiiba sa paraan ng paggalugad natin sa espasyo ngayon, ngunit ang pamamaraang ito ay mukhang may pag-asa, kabilang ang para sa hinaharap na pangmatagalang misyon.