Да си заседнал тук, на Земята, на дъното на този огромен гравитачен кладенец наистина е гадно. Количеството енергия, необходимо за бягство в черното, би накарало дори капитан Рейнолдс да прокълне буря с горрам.
Но гравитацията има забавен начин да изравни резултата, като дава и взема еднакво.
Във Вселената има специални места, където силите на гравитацията се балансират добре. Места, които една умна и амбициозна Слънчева система, обхващаща цивилизацията, би могла да използва, за да се хване на пръстите в изследването на Вселената.
Петте точки на Лагранж Слънце-Земя. Кредит: NOAA
Те са известни като точки на Лагранж, или точки на Лагранж, или точки на либриране, или просто L-точки. Те са кръстени на френския математик Жозеф-Луи Лагранж, който написа „Есе за проблема с трите тела“ през 1772 г. Той всъщност разширява математиката на Леонард Ойлер.
Ойлер открива първите три точки на Лагранж, въпреки че не са кръстени на него, а след това Лагранж показва следващите две.
Но какви са те?
Когато разгледате гравитационното взаимодействие между два масивни обекта, като Земята и Слънцето, или Земята и Луната, или Звездата на смъртта и Алдераан. Всъщност, дайте последния пример...
Както казах, когато имате два масивни обекта, техните гравитационни сили се балансират перфектно на 5 места. На всяко от тези 5 места бихте могли да позиционирате сателит с относително малка маса и да поддържате позицията му с много малко усилия.
Точки на Лагранж Слънце-Земя. Кредит: Xander89/Wikimedia Commons
Например, можете да паркирате космически телескоп или орбитална колония и ще ви трябва много малко или дори нулева енергия, за да поддържате позицията си.
Най-известният и очевиден от тях е L1. Това е точката, която е балансирана между гравитационното привличане на двата обекта. Например, можете да позиционирате сателит малко над повърхността на Луната. Гравитацията на Земята го дърпа към Луната, но гравитацията на Луната противодейства на притеглянето на Земята и спътникът не трябва да използва много гориво, за да поддържа позиция.
Има точка L1 между Земята и Луната, и различно място между Земята и Слънцето, и различно място между Слънцето и Юпитер и т.н. Има L1 точки навсякъде.
L2 е разположен на същата линия като масата, но от другата страна. Така че ще получите Слънце, Земя, L2 точка. В този момент вероятно се чудите защо комбинираната гравитация на двата масивни обекта не просто дърпа този беден спътник надолу към Земята.
Важно е да се мисли за орбиталните траектории. Сателитът в тази точка L2 ще бъде на по-висока орбита и се очаква да изостане от Земята, тъй като се движи по-бавно около Слънцето. Но гравитационното притегляне на Земята я дърпа напред, помагайки й да се задържи в това стабилно положение.
Анимация, показваща връзката между точките на Лагранжи (червени) на планета (синя), обикаляща около звезда (жълта), и гравитационния потенциал в равнината, съдържаща орбитата (сива повърхност с лилави контури с равен потенциал). Кредит: cmglee (CC-SA 3.0)
Ще искате да играете много на Kerbal Space Program, за да се заемете наистина с нея. За съжаление времето ви в No Man’s Sky изобщо не ви помага, освен че ви научи, че хипердрайвовете са известни като придирчиви и никога няма да имате достатъчно място за инвентар.
L3 се намира от противоположната страна на системата. Отново силите на гравитацията между двете маси се балансират, така че третият обект поддържа същата орбитална скорост. Например, спътник в точка L3 винаги ще остане точно скрит от Слънцето.
Чакай, чакай, знам, че в момента в мозъка ти минават милион мисли, но търпи се.
Има още две точки, точките L4 и L5. Те са разположени отпред и зад обекта с по-ниска маса в орбита. Вие образувате равностранен триъгълник между двете маси, а третата точка на триъгълника е точката L4, обърнете триъгълника с главата надолу и има L5.
Сега е важно да се отбележи, че първите 3 точки на Лагранж са гравитационно нестабилни. Всеки сателит, разположен там, в крайна сметка ще се отдалечи от стабилността. Така че те се нуждаят от някакъв вид тласкачи, за да поддържат тази позиция.
Представете си висока гладка планина, с остър връх. Поставете топка за боулинг на самия връх и няма да ви трябва много енергия, за да я задържите на това място. Но духащият вятър в крайна сметка ще го събори от мястото си и ще слезе от планината. Това са L1, L2 и L3 и затова не виждаме никакви природни обекти, разположени на тези места.
Но L4 и L5 всъщност са стабилни. Обратната ситуация е дълбока долина, в която топката за боулинг ще падне. И намираме астероиди в естествените позиции L4 и L5 в по-големите планети, като Юпитер. Това са троянските астероиди, уловени в тези естествени гравитационни кладенци чрез гравитационното взаимодействие на Юпитер и Слънцето.
Художествена диаграма на Юпитер и някои троянски астероиди в близост до газовия гигант. Кредит: NASA/JPL-Caltech
И така, за какво можем да използваме точките на Лагранж? Има всякакви приложения за изследване на космоса и вече има шепа спътници в различните точки Земя-Слънце и Земя-Луна.
Sun-Earth L1 е чудесно място за поставяне на слънчев телескоп, където е малко по-близо до Слънцето, но винаги може да комуникира с нас обратно на Земята.
Космическият телескоп Джеймс Уеб е предназначен за Слънце-Земя L2, разположен на около 1,5 милиона км от Земята. Оттук яркото Слънце, Земята и Луната са сгушени на малко място в небето, оставяйки останалата част от Вселената свободна за наблюдение.
Телескопът Джеймс Уеб на НАСА, показан в концепцията на този художник, ще предостави повече информация за по-рано открити екзопланети. Ще бъде на Sun-Earth L2.
Earth-Moon L1 е идеално място за поставяне на лунна станция за зареждане, място, което може да стигне до Земята или Луната с минимално гориво.
Може би най-научно-фантастичната идея е да поставите огромни въртящи се космически станции O’Neill Cylinder в точките L4 и L5. Те биха били идеално стабилни в орбита и относително лесни за достигане. Те биха били идеалните места за започване на колонизацията на Слънчевата система.
Благодаря гравитацията. Благодарим ви, че взаимодействате по всички странни начини, които правите, и създавате тези стъпки, които можем да използваме, докато достигаме и излизаме от нашата планета, за да се превърнем в истинска цивилизация на Слънчевата система.
Подкаст (аудио): Изтегли (Продължителност: 7:42 — 2.7MB)
Абонирай се: Подкасти на Apple | RSS
Подкаст (видео): Изтегли (Продължителност: 7:44 — 101.2MB)
Абонирай се: Подкасти на Apple | RSS