Lagrange noktası - Lagrange point
Bir serinin parçası |
astrodinamik |
---|
Gelen gök mekaniğinin , Lagrange noktaları / l ə ɡ r ɑː n dʒ / (aynı zamanda Lagrange noktaları , L-noktası , veya serbestlenmesi noktası ) iki büyük yakın noktaları etrafında dönen cisimlerin. Normalde, iki nesne bir noktada dengesiz bir yerçekimi kuvveti uygular ve o noktadaki her şeyin yörüngesini değiştirir. Lagrange noktalarında, iki büyük cismin yerçekimi kuvvetleri ve merkezkaç kuvveti birbirini dengeler. Bu , istenen yörüngeyi korumak için birkaç yörünge düzeltmesi gerektiğinden , Lagrange noktalarını uydular için mükemmel bir konum haline getirebilir . Lagrange noktalarında yörüngeye yerleştirilen küçük nesneler , büyük cisimlerin kütle merkezine göre en az iki yönde dengededir .
L Aşağıdaki beş noktalar, var 1 L 5 yörünge organlarının her biri belirli bir kombinasyonu için, iki büyük cisimlerin yörünge düzlemi içinde, her. Örneğin , Güneş-Dünya sistemi için L 1 ila L 5 arasında beş Lagrange noktası vardır ve benzer şekilde Dünya-Ay sistemi için beş farklı Lagrange noktası vardır. L 1 , L 2 ve L 3 , iki büyük cisimlerin merkezleri ile hat üzerinde iken, L 4 ve L 5 , üçüncü olarak, her hareket tepe noktası bir bölgesinin eşkenar üçgenin iki büyük cisimlerin merkezleri ile oluşturuldu. L 4 ve L, 5 nesneler bir döner etrafında bunların yörünge olduğunu ima kararlı olan bir koordinat sistemi iki büyük organlara bağlı.
L 4 ve L 5 noktaları sabit noktalardır ve nesneleri içlerine çekme eğilimindedir. Birkaç gezegenin Güneş'e göre L 4 ve L 5 noktalarının yakınında truva atı asteroitleri vardır . Jüpiter'de bu truva atlarından bir milyondan fazla var. Yapay uydular , Güneş'e ve Dünya'ya göre, Dünya'ya ve Ay'a göre L 1 ve L 2'ye yerleştirildi . Lagrange noktaları, uzay araştırmalarında kullanım için önerilmiştir.
Tarih
Üç eşdoğrusal Lagrange noktası (L 1 , L 2 , L 3 ), Joseph-Louis Lagrange kalan ikisini keşfetmeden birkaç yıl önce Leonhard Euler tarafından keşfedildi.
1772'de Lagrange, " Üç cisim sorunu üzerine bir deneme" yayınladı . İlk bölümde genel üç cisim problemini ele aldı. Bundan, ikinci bölümde, dairesel yörüngeleri olan herhangi üç kütle için iki özel sabit desenli çözüm , eşdoğrusal ve eşkenar gösterdi .
Lagrange noktaları
Beş Lagrange noktası aşağıdaki gibi etiketlenir ve tanımlanır:
L 1 puan
L 1 hattında noktası yatıyor, iki geniş kitleler tarafından tanımlanan M 1 ve M 2 ve bunların arasında,. Bu yerçekimi çekim noktası M 2 arasında ve M 1 , bir denge elde etmek için bir araya getirir. Bir nesne olduğunu yörüngeleri Güneş daha yakından daha Dünya'ya normalde Dünya'ya daha kısa yörünge süresine sahip olur, ama bu Dünya'nın kendi yerçekimi etkisini göz ardı eder. Nesne doğrudan Dünya ile Güneş arasındaysa, o zaman Dünya'nın yerçekimi , Güneş'in nesne üzerindeki çekiminin bir kısmına karşı koyar ve bu nedenle nesnenin yörünge periyodunu arttırır. Nesne Dünya'ya ne kadar yakınsa, bu etki o kadar büyük olur. L 'de 1 noktasının nesnenin yörünge dönemi dünyanın yörünge süresi tam olarak eşit olur. L 1 , Dünya'dan yaklaşık 1,5 milyon kilometre veya 0,01 au , Güneş'e olan uzaklığın 1/100'ü kadardır .
L 2 nokta
L 2 noktası, iki büyük kütlenin içinden geçen doğru üzerinde, ikisinden daha küçük olanın ötesinde yer alır. Burada iki büyük kitlelerin çekim kuvvetleri L bir vücut üzerinde merkezkaç etkisi dengelemek 2 . Dünya'nın Güneş'in karşı tarafında, bir cismin yörünge periyodu normalde Dünya'nınkinden daha büyük olacaktır. Yer çekiminin ilave çekme nesnesinin yörünge süresini azaltır ve L de 2 alanına yörünge dönemi toprak ile eşit hale gelir. L gibi 1 , L 2 1,5 milyon kilometre veya yeryüzünde 0.01 au hakkındadır.
L 3 noktalı
L 3 hattında noktası yatıyor iki büyük ötesinde, iki büyük kitleler tarafından tanımlandığı gibidir. Güneş-Yer sistemi içinde, L 3 noktası güneş karşı tarafında bulunmaktadır, bir yorunge dışında küçük ve biraz daha yakın Dünya daha Güneşin merkezine etmektir. Bu yerleşim, Güneş'in Dünya'nın yerçekiminden de etkilenmesi ve bu nedenle, iki cismin Güneş'in gövdesinin içinde bulunan ağırlık merkezi etrafında dönmesi nedeniyle oluşur. Sadece Güneş'in yerçekimi dikkate alınırsa, Dünya'nın Güneş'ten uzaklığındaki bir nesnenin bir yıllık yörünge periyodu olacaktır. Ancak, Güneş'in Dünya'dan karşı tarafında bulunan ve her ikisiyle de doğrudan aynı hizada olan bir nesne, Dünya'nın yerçekiminin Güneş'inkine hafifçe eklendiğini "hissettirir" ve bu nedenle, aynı 1- yıl dönemi. Bu L'de olduğu 3 Dünya ve Güneş kombine çekme yörüngesindeki bir odakta Dünya-Güneş ağırlık merkezinden bir toprak + Güneş kütle yörüngesindeki etkisi, Dünya ile aynı süre ile yörüngesine nesnenin neden olduğu noktada.
L 4 ve L 5 noktaları
L 4 ve L 5 puan, iki üçüncü köşelerde yalan eşkenar üçgen ortak baz yörünge düzlemi içinde, iki kütle merkezleri arasındaki çizgi, bu şekilde (L arkasında noktası yatıyor 5 skoru) veya (L 4 ) daha büyük kütle etrafındaki yörüngesine göre daha küçük kütlenin.
Nokta kararlılığı
Üçgen noktalar (L 4 ve L 5 ) sabit dengelerdir, şu şartla ki, oranı aşağıdaki gibidir:M 1/M 224.96'dan büyük. Bu, Güneş-Dünya sistemi, Güneş-Jüpiter sistemi ve daha küçük bir farkla Dünya-Ay sistemi için geçerlidir. Bu noktalarda bir cisim bozulduğunda, noktadan uzaklaşır, ancak pertürbasyon tarafından artan veya azalan faktörün (yerçekimi veya açısal momentumun neden olduğu hız) tersi faktör de artacak veya azalarak nesnenin yolunu bükecektir. nokta etrafında sabit, barbunya şeklindeki bir yörüngeye yerleştirin (aynı şekilde dönen referans çerçevesinde görüldüğü gibi).
Noktaları L 1 , L 2 ve L 3 pozisyonlarıdır kararsız denge . L'de yörüngede herhangi bir nesne 1 L 2 , ya da L 3 yörüngesinden düşme eğiliminde olacaktır; bu nedenle, orada doğal nesneler bulmak nadirdir ve bu bölgelerde yaşayan uzay araçları , konumlarını korumak için istasyon tutma yöntemini kullanmak zorundadır .
Lagrange noktalarındaki doğal nesneler
Nedeniyle L doğal stabilitesine 4 ve L 5 doğal nesneler gezegen sistemlerinin bu Lagrange noktalarında yörüngede bulunan için, yaygındır. Bu noktalarda yaşayan nesnelere genel olarak " trojan " veya "trojan asteroitleri" denir . Asteroitler verildi isimlerinden adı türemiştir Sun- saatteki hızı keşfetti Jüpiter L 4 ve L 5 görünmesini mitolojik karakterler alındı noktaları, Homer 'in İlyada , bir epik şiir sırasında sette Truva Savaşı . Jüpiter'in önünde , L 4 noktasında bulunan asteroitler , İlyada'daki Yunan karakterlerinin adını alır ve " Yunan kampı " olarak anılır . L 5 noktasındakiler, Truva karakterlerinden sonra adlandırılır ve " Truva kampı " olarak adlandırılır . Her iki kamp da truva atı gövdesi türleri olarak kabul edilir.
Güneş ve Jüpiter, Güneş Sistemindeki en büyük iki nesne olduğundan, diğer herhangi bir cisim çiftinden daha fazla Güneş-Jüpiter truva atı vardır. Bununla birlikte, diğer yörünge sistemlerinin Langrage noktalarında daha az sayıda nesne bilinmektedir:
- Güneş-Dünya L 4 ve L 5 noktaları gezegenler arası toz ve en az bir asteroit içerir, 2010 TK 7 .
- Dünya-Ay L 4 ve L 5 noktaları , Kordylewski bulutları olarak bilinen gezegenler arası toz konsantrasyonlarını içerir . Bu belirli noktalarda kararlılık, güneş yerçekimi etkisiyle büyük ölçüde karmaşıktır.
- Güneş- Neptün L 4 ve L 5 noktaları, bilinen birkaç düzine nesneyi, Neptün truva atlarını içerir .
- Mars'ta kabul edilen dört Mars truva atı vardır : 5261 Eureka , 1999 UJ 7 , 1998 VF 31 ve 2007 NS 2 .
- Satürn'ün uydusu Tethys'in L 4 ve L 5 noktalarında Telesto ve Calypso olmak üzere iki küçük uydusu vardır . Başka bir Satürn uydusu olan Dione'nin ayrıca iki Lagrange ko-orbitali vardır, Helene L 4 noktasında ve Polydeuces L 5'te . Aylar, en büyük sapmaları tanımlayan Polydeuces ile Satürn-Dione L 5 noktasından 32°'ye kadar hareket ederek Lagrange noktaları etrafında azimut olarak dolaşır .
- Dev çarpma hipotezinin bir versiyonu, Theia adlı bir cismin Güneş-Dünya L 4 veya L 5 noktasında oluştuğunu ve yörüngesinin istikrarsızlaşmasından sonra Dünya'ya çarparak Ay'ı oluşturduğunu varsayar .
- Gelen Çift yıldızların , Roche lobu L'de yer doruk noktasına sahiptir 1 ; yıldızlardan biri Roche lobunun ötesine genişlerse, maddeyi , Roche lobu taşması olarak bilinen yoldaş yıldızına kaybeder .
At nalı yörüngesindeki nesneler bazen yanlışlıkla truva atı olarak tanımlanır, ancak Lagrange noktalarını işgal etmezler. At nalı yörüngelerinde bilinen nesneler arasında Dünya ile 3753 Cruithne ve Satürn'ün uyduları Epimetheus ve Janus sayılabilir .
Fiziksel ve matematiksel detaylar
Lagrange noktaları, kısıtlı üç cisim probleminin sabit model çözümleridir . Örneğin, ortak ağırlık merkezleri etrafında yörüngede dönen iki büyük cisim verildiğinde , uzayda, nispeten ihmal edilebilir kütleye sahip üçüncü bir cismin, iki büyük cisme göre konumunu koruyacak şekilde yerleştirilebileceği beş konum vardır . Aynı yörüngede dönen iki cismin açısal hızıyla eşleşen dönen bir referans çerçevesinde görüldüğü gibi , iki büyük cismin yerçekimi alanları birleşerek Lagrange noktalarında merkezcil kuvveti sağlayarak daha küçük üçüncü cismin cisme göre nispeten sabit olmasını sağlar. ilk iki.
L 1
L 1'in konumu , merkezcil kuvveti sağlayan yerçekimi olan aşağıdaki denklemin çözümüdür:
burada r, L mesafesi 1 küçük nesneden alanına, R, iki nesne arasındaki mesafedir, ve M 1 ve M 2 , sırasıyla, büyük ve küçük bir objenin kütleleridir. (Sağda parantez içinde miktar L mesafesi 1 için çözülmesi. Kütle merkezinden) r , bir çözme içerir quintic fonksiyonu , ama daha küçük bir nesne (kütlesi ise M 2 ) kütlesinin çok daha küçüktür daha büyük bir nesne ( M 1 ve ardından L) 1 ve L, 2 , yaklaşık olarak eşit uzaklıklarda olan r yarıçapına eşit, daha küçük bir nesneden Hill küresinin verilir:
Bunu şu şekilde de yazabiliriz:
Yana gelgit kütlesi mesafesi küpü ile bölünmüş bir gövde etkisi orantılıdır, L küçük gövdenin gelgit etkisi bu araçlarının 1 ya da L'de 2 alanına bu daha büyük bir gövde üç kez ile ilgilidir. Şunları da yazabiliriz:
ρ burada 1 ve ρ 2 iki gövde ve ortalama yoğunlukları ve bunların çapları. Çapın mesafeye oranı, cismin gördüğü açıyı verir ve bu iki Lagrange noktasından bakıldığında, iki cismin görünen boyutlarının benzer olacağını gösterir, özellikle de daha küçük olanın yoğunluğu, daha büyük olanın yaklaşık üç katı ise, dünya ve güneş örneğinde olduğu gibi.
Bu mesafe, bu tür olarak tanımlanabilir yörünge süresi , yaklaşık yarıçapı bu mesafe ile dairesel bir yörüngede tekabül M 2 yokluğunda M 1 , olduğu bir M 2 çevresinde M 1 ile bölünmüş, √ 3 ≈ 1.73:
L 2
L 2'nin konumu , merkezcil kuvveti sağlayan yerçekimi olan aşağıdaki denklemin çözümüdür:
L 1 durumu için tanımlanan parametrelerle . Küçük bir nesne (kütle Yine, E 2 ) daha büyük bir nesnenin kütlesinin (çok daha küçüktür M 1 ) daha sonra L 2 yaklaşık yarıçapı olan Hill küresinin verilir:
Gelgit etkisi ve görünen boyutla ilgili aynı açıklamalar L 1 noktası için geçerlidir . Örneğin, L 2'den bakıldığında güneşin açısal yarıçapı arksin(695.5 × 10 3 /151.1 × 10 6 ) ≈ 0.264°, yerküreninki ise arksin(6371/1.5 × 10 6 ) ≈ 0.242°. L den güneşe doğru bakıyor 2 kimse bir görür halka şeklinde bir tutulma . Gaia gibi bir uzay aracının güneş panellerinin tam güneş alabilmesi için L 2 çevresinde bir Lissajous yörüngesini veya bir hale yörüngesini takip etmesi gerekir.
L 3
L 3'ün konumu , merkezcil kuvveti sağlayan yerçekimi olan aşağıdaki denklemin çözümüdür:
parametreleri ile M 1,2 ve R L olarak tanımlanan 1 ve L 2 vaka ve r, hemen L mesafeyi belirtir 3 daha büyük bir nesne 180 derece döndürülmesi durumunda pozitif ise, daha küçük bir nesnenin konumundan r L ima 3 daha küçük bir nesneden daha büyük bir nesnenin daha yakındır. Küçük nesnenin ( M 2 ) kütlesi, daha büyük nesnenin ( M 1 ) kütlesinden çok daha küçükse, o zaman:
L 4 ve L 5
Bu noktalar dengede olduğu nedeni L'de, yani 4 ve L 5 , iki kitlelere mesafeler eşittir. Buna göre, iki masif cisimden gelen yerçekimi kuvvetleri, iki cismin kütleleri ile aynı orandadır ve dolayısıyla ortaya çıkan kuvvet , sistemin barycenter'ı boyunca hareket eder ; ek olarak, üçgenin geometrisi, ortaya çıkan ivmenin, iki kütleli cisimle aynı oranda ağırlık merkezinden uzaklığa olmasını sağlar . Barycenter , üç cisim sisteminin hem kütle merkezi hem de dönme merkezi olduğundan, bu bileşke kuvvet tam olarak Lagrange noktasındaki küçük cismi sistemin diğer iki büyük cismi ile yörünge dengesinde tutmak için gereken kuvvettir (aslında, üçüncü cismin ihmal edilebilir kütleye sahip olması gerekir). Genel üçgen konfigürasyon, üç cisim problemi üzerinde çalışan Lagrange tarafından keşfedildi .
Radyal ivme
Her iki cisimden geçen doğru boyunca bir noktada yörüngedeki bir cismin radyal ivmesi a şu şekilde verilir:
burada r, büyük vücut mesafedir M 1 , R, iki ana nesneler ve SGN (arasındaki mesafedir X ) olan bir işaret işlevi arasında x . Bu fonksiyon terimler olarak sırasıyla: gelen kuvvet M 1 ; gelen kuvvet M 2 ; ve merkezcil kuvvet. L 3 , L 1 , L 2 noktaları ivmenin sıfır olduğu yerde meydana gelir - sağdaki tabloya bakın. Pozitif ivme grafiğin sağına doğru olan ivmedir ve negatif ivme sola doğru olan ivmedir; bu nedenle ivme, yerçekimi kuyularının karşıt taraflarında zıt işaretlere sahiptir.
istikrar
L Her ne kadar 1 L 2 ve L 3 puan nominal kararsız olarak adlandırılan yarı-kararlı bir periyodik yörüngeler vardır , halo yörüngelerini üç vücut sisteminde, bu noktalar etrafında. Güneş Sistemi gibi tam bir n- gövdeli dinamik sistem bu periyodik yörüngeleri içermez, ancak Lissajous eğrisi yörüngelerini izleyen yarı-periyodik (yani sınırlı ama tam olarak tekrar etmeyen) yörüngeler içerir . Bu yarı-periyodik Lissajous yörüngeleri , şimdiye kadar Lagrange noktası uzay görevlerinin çoğunun kullandığı şeydir. Tam olarak kararlı olmasalar da, mütevazı bir istasyon tutma çabası, bir uzay aracını uzun süre istenen bir Lissajous yörüngesinde tutar.
Güneş-Dünya-L için 1 uzay aracı büyük genlikli olmak için misyon, bu tercih edilir (100.000-200.000 km veya 62,000-124,000 mil) L etrafında Lissajous yörüngesi 1 L'de kalmak için daha 1 , Güneş arasındaki çizgi nedeniyle ve Dünya, Dünya-uzay aracı iletişiminde güneş müdahalesini artırdı . Benzer şekilde, L 2 etrafındaki büyük genlikli bir Lissajous yörüngesi , bir sondayı Dünya'nın gölgesinden uzak tutar ve bu nedenle güneş panellerinin sürekli olarak aydınlatılmasını sağlar.
L 4 ve L 5 noktaları sabit (örneğin toprak), birincil vücut kütlesi ikinci gövde, en az 25 katı kütlesi (örneğin, Ay) olduğu temin edilmektedir, ve ikinci kütle, en azından 10 kat üçüncül olanınki (örneğin uydu). Dünya, Ay'ın kütlesinin 81 katından fazladır (Ay, Dünya kütlesinin %1,23'üdür). L 4 ve L 5 noktaları, yukarıdaki efektif potansiyel kontur grafiğinde olduğu gibi bir "tepenin" tepesinde bulunmasına rağmen, yine de kararlıdırlar. Kararlılığın nedeni ikinci dereceden bir etkidir: bir cisim tam Lagrange konumundan uzaklaştıkça, Coriolis ivmesi (yörüngedeki bir nesnenin hızına bağlıdır ve bir kontur haritası olarak modellenemez) yörüngeyi bir yola eğriler. noktanın etrafında (uzaklaşmak yerine). Kararlılığın kaynağı Coriolis kuvveti olduğu için, ortaya çıkan yörüngeler kararlı olabilir, ancak genellikle düzlemsel değil, "üç boyutludur": ekliptik düzlemi kesen çarpık bir yüzey üzerinde bulunurlar. Tipik olarak gösterilen böbrek şeklinde yörüngeleri civarında L iç içe 4 ve L 5 , bir düzlem (örneğin ekliptik) olup, tam 3-D yörüngeler üzerinde yörüngelerin tahminleridir.
Güneş Sistemi değerleri
Bu tablo , Güneş Sistemi içindeki L 1 , L 2 ve L 3 örnek değerlerini listeler . Hesaplamalar, iki cismin, yarı ana eksene eşit bir ayrımla mükemmel bir daire içinde yörüngede döndüğünü ve yakınlarda başka cisim olmadığını varsayar. Mesafeler L ile kütle daha büyük bir vücudun merkezine ölçülür 3 negatif yerini gösteren Şek. Yüzde sütunları, mesafelerin yarı ana eksenle nasıl karşılaştırıldığını gösterir. Örneğin Ay için L 1 bulunurDünya-Ay mesafesinin %84,9'u veya Ay'ın %15,1'i olan Dünya'nın merkezinden 326 400 km ; L 2 bulunduğuDünya-Ay mesafesinin %116,8'i veya Ay'ın %16,8'i kadar olan Dünya'nın merkezinden 448 900 km ; ve L 3 bulunur-381 700 km Dünya-Ay mesafenin% 99.3 veya Ay'ın 'negatif' konumuna önünde 0,7084% olan Dünya'nın merkezine.
vücut çifti | Yarı ana eksen, SMA (×10 9 m) | L 1 (×10 9 m) | 1 − L 1 /SMA (%) | L 2 (x 10 9 m) | L 2 /SMA − 1 (%) | L 3 (x 10 9 m) | 1 + L 3 / SMA (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Dünya-Ay | 0.3844 | 0,326 39 | 15.09 | 0.4489 | 16.78 | -0,381 68 | 0.7084 |
Güneş-Merkür | 57.909 | 57.689 | 0.3806 | 58.13 | 0.3815 | -57.909 | 0,000 009 683 |
Güneş-Venüs | 108.21 | 107.2 | 0.9315 | 109.22 | 0.9373 | -108.21 | 0.000 1428 |
Güneş-Dünya | 149.6 | 148.11 | 0,997 | 151.1 | 1.004 | -149.6 | 0.000 1752 |
Güneş-Mars | 227,94 | 226.86 | 0.4748 | 229.03 | 0,4763 | -227,94 | 0,000 018 82 |
Güneş-Jüpiter | 778.34 | 726,45 | 6.667 | 832.65 | 6.978 | -777.91 | 0.055 63 |
Güneş-Satürn | 1 426 , 7 | 1 362 .5 | 4.496 | 1 492 .8 | 4.635 | −1 426 .4 | 0.016 67 |
Güneş-Uranüs | 2 870 .7 | 2 801 .1 | 2.421 | 2 941 .3 | 2.461 | -2 870 .6 | 0,002 546 |
Güneş-Neptün | 4 498 .4 | 4 383 .4 | 2.557 | 4 615 .4 | 2.602 | -4 498 .3 | 0.003 004 |
Uzay uçuşu uygulamaları
Güneş-Dünya
Güneş-Dünya L 1 , Güneş-Dünya sisteminin gözlemlerini yapmak için uygundur. Buradaki nesneler asla Dünya veya Ay tarafından gölgelenmez ve Dünya'yı gözlemlerseniz, her zaman güneşli yarım küreyi görüntüleyin. Bu türün ilk görevi, güneş kaynaklı bozulmalar için gezegenler arası erken uyarı fırtına monitörü olarak kullanılan 1978 Uluslararası Sun Earth Explorer 3 (ISEE-3) göreviydi. Haziran 2015'ten bu yana DSCOVR , L 1 noktasının yörüngesinde dönüyor . Tam tersi de uzay için yararlıdır güneş teleskoplar o Güneşin kesintisiz bir görünümü ve bir sağladığından, alan hava dahil ( güneş, rüzgar ve koronal kütle atımları ) -L ulaşır 1 Dünya önce bir saat kadar. Şu anda L 1 civarında bulunan güneş ve heliosferik görevler , Solar ve Heliospheric Observatory , Wind ve Advanced Composition Explorer'ı içerir . Planlanan görevler arasında Yıldızlararası Haritalama ve Hızlanma Sondası (IMAP) ve NEO Surveyor yer alıyor .
Sun–Earth L 2 , uzaya dayalı gözlemevleri için iyi bir noktadır. L 2 çevresindeki bir nesne , Güneş ve Dünya'ya göre aynı göreceli konumu koruyacağından, ekranlama ve kalibrasyon çok daha basittir. Biraz Dünya'nın ötesinde, ancak, Umbra böylece güneş radyasyonu tamamen L'de engellenmez, 2 . Uzay aracı genel olarak yaklaşık L yörüngesinde 2 sabit bir sıcaklığını muhafaza etmek için güneş kısmi tutulmaların kaçınarak. L 2 yakınındaki konumlardan , Güneş, Dünya ve Ay gökyüzünde nispeten birbirine yakındır; bu, karanlık tarafta teleskop bulunan büyük bir güneşlik, teleskopun pasif olarak yaklaşık 50 K'ye kadar soğumasına izin verebileceği anlamına gelir - bu, özellikle kızılötesi astronomi ve kozmik mikrodalga arka planının gözlemleri için yararlıdır . James Webb Uzay Teleskop L yerleştirilmiş olması nedeniyle, 2 .
Sun-Earth L 3 , kağıt hamuru bilim kurgu ve çizgi romanlarda bir " Karşı-Dünya " koymak için popüler bir yerdi . Uydular ve sondalar aracılığıyla uzaya dayalı gözlem mümkün hale geldiğinde, böyle bir nesneyi tutmadığı gösterildi. Güneş-Dünya L 3 kararsız ve çok uzun süre, büyük ya da küçük bir doğal nesne, kontrol altına alamamıştır. Bu, diğer gezegenlerin çekim kuvvetleri Dünya'nın daha güçlü olduğu için (olan Venüs , örneğin, 0.3 içinde gelir AU bu L 3 her 20 ay).
Güneş-Dünya L yakın yörüngede bir uzay aracı 3 onlar geoeffective pozisyona döndürmek önce yakından 7 günlük erken uyarı tarafından çıkarılacak olabilir böylece, aktif güneş lekesi bölgelerin gelişimini izlemek mümkün olacaktır NOAA Uzay Hava Tahmini Merkezi . Dahası, Güneş-Yer L yakınlarında bir uydu 3 Toprak tahminleri için değil, aynı zamanda derin uzay desteği (Mars tahminleri ve insanlı görev için değil sadece çok önemli gözlemler sağlayacağını yakın Dünya asteroitler ). 2010 yılında, Sun-Earth L 3'e uzay aracı transfer yörüngeleri incelendi ve çeşitli tasarımlar değerlendirildi.
Lagrange noktalarına yapılan görevler genellikle noktaları doğrudan işgal etmek yerine yörüngede döner.
Doğrusal Lagrange noktalarının ve bunlarla ilişkili Lissajous yörüngelerinin bir başka ilginç ve kullanışlı özelliği , Gezegenler Arası Taşıma Ağının kaotik yörüngelerini kontrol etmek için "geçit" olarak hizmet etmeleridir .
Dünya-Ay
Dünya-Ay L 1 , minimum hız değişikliği ile Ay ve Dünya yörüngelerine nispeten kolay erişim sağlar ve bu, kargo ve personelin Ay'a ve arkaya taşınmasına yardımcı olmak için yarı yolda insanlı bir uzay istasyonu yerleştirme avantajına sahiptir.
Dünya-Ay L 2 , örneğin 2018'de fırlatılan Queqiao gibi Ay'ın uzak tarafını kapsayan bir iletişim uydusu için kullanıldı ve önerilen depo tabanlı uzay taşımacılığı mimarisinin bir parçası olarak bir itici depo için "ideal bir yer" olacaktı. .
Güneş-Venüs
Bilim adamları B612 Vakfı kullanmayı planladıklarını Venüs 'ın L 3 planlanan konumlandırmak için gelin Sentinel teleskop Dünya yörüngesinin doğru geri bakmak ve bir katalog derlemek amaçladık, yakın-Dünya asteroitler .
Güneş-Mars
2017 yılında, bir NASA konferansında Mars için yapay bir manyetosfer olarak kullanılmak üzere Sun-Mars L 1 noktasında manyetik bir dipol kalkanı konumlandırma fikri tartışıldı. Buradaki fikir, bunun gezegenin atmosferini Güneş'in radyasyonundan ve güneş rüzgarlarından koruyacağıdır.
Lagrange uzay aracı ve misyonları
Güneş-Dünya L 1'deki Uzay Aracı
Uluslararası Güneş Earth Explorer 3 (ISEE-3) Güneş-Dünya'ya L'de misyonunu başladı 1 1982 The Sun-Toprak L istihbarat bilgisine bir kuyruklu yıldız ayrılmadan önce 1 Reboot ISEE-3 misyon teşebbüs edildiği için noktasıdır kurtarma görevinin ilk aşaması olarak gemiyi iade edin (25 Eylül 2014 itibariyle tüm çabalar başarısız oldu ve temas kesildi).
Solar ve Heliospheric Observatory (SOHO) L 1'de bir hale yörüngesinde ve Advanced Composition Explorer (ACE) bir Lissajous yörüngesinde konuşlanmıştır . RÜZGAR da L 1'de . Şu anda 2024'ün sonlarında fırlatılması planlanan Yıldızlararası Haritalama ve İvme Sondası , L 1 yakınlarına yerleştirilecek .
11 Şubat 2015'te fırlatılan Derin Uzay İklim Gözlemevi (DSCOVR), güneş rüzgarını ve Dünya üzerindeki etkilerini incelemek için 8 Haziran 2015'te L 1 yörüngesinde dönmeye başladı . DSCOVR, gayri resmi olarak GORESAT olarak bilinir, çünkü her zaman Dünya'ya yönelik bir kamera taşır ve Mavi Mermer'e benzer şekilde gezegenin tam kare fotoğraflarını çeker . Bu konsept, o zamanki Amerika Birleşik Devletleri Başkan Yardımcısı Al Gore tarafından 1998'de önerildi ve 2006'daki An Inconvenient Truth filminin merkezinde yer aldı .
LISA Pathfinder (LPF) 3 Aralık 2015'te fırlatıldı ve 22 Ocak 2016'da L 1'e ulaştı ve burada diğer deneylerin yanı sıra (e)LISA'nın yerçekimi dalgalarını tespit etmek için ihtiyaç duyduğu teknolojiyi test etti. LISA Pathfinder, iki küçük altın alaşımlı küpten oluşan bir alet kullandı.
Ay örneklerini Dünya'ya geri gönderdikten sonra , Chang'e 5'in taşıma modülü , 16 Aralık 2020'de Çin Ay Keşif Programının bir parçası olarak kalan yakıtıyla birlikte sınırlı Dünya-Güneş gözlemleri yapmak üzere kalıcı olarak konuşlandırıldığı L1'e gönderildi .
Güneş-Dünya L 2'deki Uzay Aracı
Güneş-Dünya L 2 noktasındaki uzay aracı, hizmet dışı bırakılana kadar, güneş merkezli bir mezarlık yörüngesine gönderilinceye kadar bir Lissajous yörüngesindedir .
- 1 Ekim 2001 – Ekim 2010: Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probu
- Kasım 2003 – Nisan 2004: RÜZGAR , daha sonra hala kaldığı L 1'e gitmeden önce Dünya yörüngesine döndü
- Temmuz 2009 – 29 Nisan 2013 : Herschel Uzay Teleskobu
- 3 Temmuz 2009 – 21 Ekim 2013: Planck Uzay Gözlemevi
- 25 Ağustos 2011 – Nisan 2012: Chang'e 2 , buradan 4179 Toutatis'e ve ardından derin uzaya gitti
- Ocak 2014: Gaia Uzay Gözlemevi
- 2019: Spektr-RG Röntgen Gözlemevi
- 2021: James Webb Uzay Teleskobu bir hale yörünge kullanacak
- 2022: Öklid Uzay Teleskobu
- 2024: Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu (WFIRST) hale yörünge kullanacak
- 2031: Yüksek Enerjili Astrofizik için Gelişmiş Teleskop (ATHENA) bir hale yörüngesi kullanacak
Dünya-Ay L 2'deki Uzay Aracı
- Chang'e 5-T1 deneysel uzay aracı DFH-3A "hizmet modülü" 13 Ocak 2015'te Dünya-Ay L 2 Ay Lissajous yörüngesine gönderildi ve burada kalan 800 kg yakıtı gelecekteki ay görevlerinin anahtarı olan manevraları test etmek için kullandı.
- Queqiao , 14 Haziran 2018'de Dünya-Ay L 2'nin yörüngesine girdi . Chang'e 4 Ay'ın uzak tarafındaki iniş aracı için doğrudan Dünya ile iletişim kuramayan bir röle uydusu olarak hizmet ediyor .
Geçmiş ve şimdiki görevler
Renk anahtarı:
Uçulmamış veya planlanmış görev
Yoldaki veya devam eden görev (görev uzantıları dahil)
Lagrange noktasındaki görev başarıyla tamamlandı (veya kısmen başarıyla)
Misyon | Lagrange noktası | Ajans | Açıklama |
---|---|---|---|
Uluslararası Güneş-Dünya Gezgini 3 (ISEE-3) | Güneş-Dünya L 1 | NASA | 1978 yılında piyasaya sürülen bunun bir dört yıl çalıştırılan bir serbestlenmesi noktası yörüngesine koymak için ilk uzay aracı olarak , halo yörüngede L ile ilgili 1 Güneş-Yer noktası. Orijinal görev sona erdikten sonra, Eylül 1982'de kuyruklu yıldızları ve Güneş'i araştırmak için L 1'den ayrılması emredildi . Şimdi güneş merkezli bir yörüngede, 2014 yılında Dünya-Ay sisteminin yanından geçiş yaptığında, hale yörüngeye geri dönmek için başarısız bir girişimde bulunuldu. |
Gelişmiş Kompozisyon Gezgini (ACE) | Güneş-Dünya L 1 | NASA | 1997'de fırlatıldı. 2024'e kadar L 1'in yakınında yörüngeye yakıtı var . 2019 itibariyle operasyonel. |
Derin Uzay İklim Gözlemevi (DSCOVR) | Güneş-Dünya L 1 | NASA | 11 Şubat 2015'te fırlatıldı. Advanced Composition Explorer (ACE) uydusunun planlanan halefi. 2019 itibariyle güvenli modda, ancak yeniden başlatılması planlanıyor. |
LISA Yol Bulucu (LPF) | Güneş-Dünya L 1 | ESA , NASA | 3 Aralık 2015'te gözden geçirilmiş programın (Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi'nin yayınlanmasının 100. yıldönümü için planlanmıştır) bir gün gerisinde başlatıldı. L 1'e 22 Ocak 2016'da ulaştı. LISA Pathfinder 30 Haziran 2017'de devre dışı bırakıldı. |
Güneş ve Heliosferik Gözlemevi (SOHO) | Güneş-Dünya L 1 | ESA , NASA | 1996'dan beri L 1'in yakınında yörüngede . 2020 itibariyle operasyonel. |
RÜZGÂR | Güneş-Dünya L 1 | NASA | 60 yıl boyunca yakıtla 2004 yılında L 1'e geldi . 2019 itibariyle operasyonel. |
Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probu (WMAP) | Güneş-Dünya L 2 | NASA | 2001'de L 2'ye ulaştı . Görev 2010'da sona erdi, ardından L 2'nin dışındaki güneş yörüngesine gönderildi . |
Herschel Uzay Teleskobu | Güneş-Dünya L 2 | ESA | L 2 Temmuz 2009'a varış. 29 Nisan 2013'te operasyon durduruldu; güneş merkezli bir yörüngeye taşınacaktır. |
Planck Uzay Gözlemevi | Güneş-Dünya L 2 | ESA | L 2 Temmuz 2009'a ulaştı. Görev 23 Ekim 2013'te sona erdi; Planck, güneş merkezli bir park yörüngesine taşındı. |
Chang'e 2 | Güneş-Dünya L 2 | CNSA | Nisan 2012'de 4179 Toutatis asteroidine doğru yola çıkmadan önce bir ay görevini tamamladıktan sonra Ağustos 2011'de geldi . |
ARTEMIS misyon uzatma THEMIS | Dünya-Ay L 1 ve L 2 | NASA | Görev, Dünya-Ay Lagrange noktalarına ulaşan ilk uzay aracı olan iki uzay aracından oluşuyor. Her ikisi de Dünya-Ay Lagrange noktalarından geçti ve şimdi ay yörüngesinde. |
RÜZGÂR | Güneş-Dünya L 2 | NASA | L 2'ye Kasım 2003'te geldi ve Nisan 2004'ten ayrıldı. |
Gaia Uzay Gözlemevi | Güneş-Dünya L 2 | ESA | 19 Aralık 2013'te lansmanı yapıldı. 2020 itibariyle operasyonel. |
Chang'e 5-T1 Servis Modülü | Dünya-Ay L 2 | CNSA | 23 Ekim 2014'te fırlatıldı, 13 Ocak 2015'te L 2 halo yörüngesine ulaştı . |
Queqiao | Dünya-Ay L 2 | CNSA | 21 Mayıs 2018'de fırlatıldı, 14 Haziran'da L 2 halo yörüngesine ulaştı . |
Spektr-RG | Güneş-Dünya L 2 |
IKI RAN DLR |
13 Temmuz 2019'da fırlatıldı. Roentgen ve Gama uzay gözlemevi. L 2 noktasına giderken . |
Gelecek ve önerilen görevler
Misyon | Lagrange noktası | Ajans | Açıklama |
---|---|---|---|
"Ay Uzak Taraf Haberleşme Uyduları" | Dünya-Ay L 2 | NASA | Apollo programı sırasında Ay'ın uzak tarafında iletişim için 1968'de önerildi , esas olarak bir Apollo'nun uzak tarafa inmesini sağlamak için - ne uydular ne de iniş hiç gerçekleştirilmedi.
|
Uzay kolonizasyonu ve üretimi | Dünya-Ay L 4 veya L 5 | - | İlk olarak 1974'te Gerard K. O'Neill tarafından önerildi ve daha sonra L5 Derneği tarafından savunuldu . |
EQULEUS | Dünya-Ay L 2 | Tokyo Üniversitesi , JAXA | 6U CubeSat , 2021'de SLS Artemis 1'de ikincil bir faydalı yük olarak planlanıyor . |
James Webb Uzay Teleskobu (JWST) | Güneş-Dünya L 2 | NASA, ESA, CSA | 2020 itibariyle, lansman 2021 için planlanıyor. |
Öklid | Güneş-Dünya L 2 | ESA, NASA | 2021 itibariyle, lansmanın 2022 için yapılması planlanıyor. |
Aditya-L1 | Güneş-Dünya L 1 | ISRO | 2022 için planlanan lansman; Dünya'dan 1,5 milyon kilometre uzakta, Güneş'i sürekli gözlemleyeceği ve Güneş'in yüzeyinin etrafındaki bölge olan güneş koronasını inceleyeceği bir noktaya gidecek. |
KADER+ | Dünya-Ay L 2 | JAXA | JAXA "Orta Ölçekli Odaklı Misyon"; 2024 için planlanan lansman. |
Keşif Ağ Geçidi Platformu | Dünya-Ay L 2 | NASA | 2011 yılında önerilmiştir. |
Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu (WFIRST) | Güneş-Dünya L 2 | NASA, USDOE | 2025 için planlanan fırlatma. |
LiteKUŞ | Güneş-Dünya L 2 | JAXA, NASA | JAXA'nın bir sonraki "Stratejik Büyük Misyonu"; 2028 için planlanan lansman. |
Yıldızlararası Haritalama ve İvme Sondası (IMAP) | Güneş-Dünya L 1 | NASA | 2025'in başlarında piyasaya sürülmesi planlanıyor. |
Uzay Hava Durumu Takibi - Lagrange 1 (SWFO-L1) | Güneş-Dünya L 1 | NOAA | 2025'in başlarında IMAP'e ortak kullanım olarak lansmanı planlandı. |
Yıldızların Gezegen Geçişleri ve Salınımları (PLATO) | Güneş-Dünya L 2 | ESA | İlk altı yıllık bir görev için 2026'da fırlatılması planlandı. |
Kozmoloji ve Astrofizik için Uzay Kızılötesi Teleskopu (SPICA) |
Güneş-Dünya L 2 | JAXA, ESA, SRON | 2015 itibariyle, hem Japon hem de Avrupa tarafından onay bekleyen, 2032 için önerilen lansman. |
Yüksek Enerji Astrofiziği için Gelişmiş Teleskop (ATHENA) |
Güneş-Dünya L 2 | ESA | 2031 için planlanan fırlatma. |
Spektr-M | Güneş-Dünya L 2 | roskozmos | 2030'dan sonra olası lansman. |
Ayrıca bakınız
Notlar
Referanslar
Dış bağlantılar
- Joseph-Louis, Comte Lagrange, Oeuvres Cilt 6'dan, "Essai sur le Problème des Trois Corps"— Essai (PDF) ; kaynak Cilt 6 (Görüntüleyici)
- "Üç Cisim Problemi Üzerine Deneme", JL Lagrange tarafından, yukarıdan çevrilmiş, merlyn.demon.co.uk içinde .
- Düşünceler de motu corporum coelestium — Leonhard Euler — merlyn.demon.co.uk adresindeki transkripsiyon ve çeviri .
- Lagrange noktaları nelerdir? — İyi animasyonlarla Avrupa Uzay Ajansı sayfası
- Lagrange noktalarının açıklanması —Prof. Neil J. Cornish
- Neil J. Cornish'e de atfedilen bir NASA açıklaması
- Lagrange noktalarının açıklanması —Prof. John Baez
- Lagrange noktalarının geometrisi ve hesaplamaları —Dr JR Stockton
- Yaklaşımlarla Lagrange noktalarının yerleri —Dr. David Peter Stern
- Herhangi bir 2 gövdeli sistem için 5 Lagrange noktasının kesin konumlarını hesaplamak için çevrimiçi bir hesap makinesi —Tony Dunn
- Astronomi kadrosu—Ep. 76: Lagrange Noktaları Fraser Cain ve Dr. Pamela Gay
- Lagrange Beş Nokta tarafından Neil deGrasse Tyson
- Dünya, yalnız bir Truva atı keşfedildi
- NASA'da Yer Eşzamanlı Transfer Yörüngesi : Uzay Uçuşunun Temelleri, Bölüm 5 bölümünün altındaki Lagrange Noktaları ve Halo Yörüngeler alt bölümüne bakın.