Точки лагранжа – все о космосе

Точки Лагранжа

Точки Лагранжа - все о космосе

Точки Лагранжа (L точку) это имя в течение пяти точек в орбитальной конфигурации, где маленькое тело, которое действует только сила тяжести может быть стационарным относительно двух крупных тел (например, искусственного спутника по отношению к Земле и Луне ). В точках Лагранжа гравитационные эффекты двух крупных тел обратном центробежные силы, которые бросили тело из орбиты. Эти точки, аналогичные геостационарных орбитах в том смысле, что взаимное расположение органов в системе не изменяются с течением времени.

Более точное определение гласит, что лагранжевы точки стационарных решений сводится задача трех тел . 

История и концепция Три коллинеарных точки Лагранжа был впервые обнаружен Эйлера около 1750-х в год. [3] Итальянский – французский математик Жозеф Луи Лагранж был 1772 . работал на знаменитой задаче трех тел, когда он обнаружил интересное следствие их результатов.

Лагранж пытался найти простой способ расчета гравитационного взаимодействия любое количество тел, потому что согласно Ньютона механика является органом, в такой системе, движущейся хаотично , пока не будет столкновения или орган, который будет выброшен из системы, чтобы найти остальной части системы в равновесии.

Проблема одного тела тривиально, потому что она является статической по отношению к себе, задача двух тел просто потому, что оба тела вращаются вокруг общего центра масс , однако введение дополнительных тела резко сложных математических уравнений. Необходимо рассчитать влияние всех органов ко всем другим органам в любой точке их траектории. Лагранж хотел упростить задачу.

Он ввел простой гипотезе: путь определяется объект, который сводит к минимуму действия с течением времени. Такой путь может быть найден путем вычитания потенциал в кинетическую энергию . Это рассуждение, Лагранжа reformulisao классической механики Ньютона, и пришли к т. н. Лагранжа механики .

Дальнейшие работы привели к гипотезе Лагранжа, как тело ничтожно малой массы движущихся вокруг двух тел, которые уже находятся на приблизительно круговым орбитам. В системе отсчета , которая вращается вместе с более крупными телами, Лагранж нашел пять определенные моменты аннулирования силы, действующие на малое тело [4] . В его честь этой точки называются “точками Лагранжа”.

Только через сто лет (1990-е) были обнаружены троянские астероиды , орбиты которых Лагранжа точки системы Солнце – Юпитер . В более общем случае эллиптической орбиты, Есть не более стационарные “точки”, но они, похоже Лагранжа “поле”.

Лагранжевы точки предназначены для каждого класса конфигурации системы аналогичные математические эллипсы эллипс описывающие крупные тела, как следствие второго закона Ньютона .

Тело в Lagranžovoj точка имеет тот же период обращения, а также еще ​​двух органов, а орбитальный период не зависит от формы пути, а это значит, что эллиптической орбите, которая фактически описывает точка Лагранжа решения уравнений движения для третьего тела.

[ редактировать ]точки Лагранжа На рисунке показана Лагранжа точек в системе, в которой одно тело гораздо более массивные, чем другие (например, Солнца и Земли). В такой системе, кажется, точка L 3-L 5 находятся на одной орбите с маленьким телом, но на самом деле расположен в непосредственной близости его орбиты.

Пять баллов lagranžovih осуществляет следующие метки: [ редактировать ]L 1 L 1 точка лежит на линии, соединяющей массы М 1 и М 2, а также между этими органами. Этот момент легко понять интуитивно, тем меньше тяжесть ее прямо противоположно гравитации, больше тела.

Пример: тело, которое вращается вокруг Солнца ближе, чем Земля должна иметь более короткий орбитальный период, но, пренебрегая влиянием силы тяжести Земли. Если объект находится на линии, соединяющей Землю и Солнце, гравитация Земли действует против солнца, тем самым увеличивая орбитальный период строительства. Что такое объект ближе к Земле, а эффект больше.

В L 1 очко, орбитальный период объекта и Земли становятся равными. L 1 очко в системе Солнце-Земля идеально подходит для наблюдения Солнца.

Heliosferna и солнечная обсерватория ( SOHO ) находится в Halo орбиту вокруг L 1, спутниковое передовых состав Explorer ( ACE ) в Лисазо орбиту , L и о первых Земля-Луна L 1 обеспечивает легкий доступ к орбите вокруг Земли и Луны и с минимальными изменениями передач делает его идеальным для космической станции, которые будут транслировать людей и грузов на Луну и обратно.

[ редактировать ]L 2 Изображение показывает Солнце-Земля L 2 точки, за которой лежит также на орбите Луны. L 2 точка лежит на линии, определенной больших масс, за пределами нижней части тела. В этом случае, гравитационные эффекты обоих органов противостоять центробежной силы третьего тела.

Пример: другой стороне Земли противоположной Солнцу, орбитальный период, как правило, короче, чем период обращения вокруг Земли. В дополнение к гравитационным притяжением Земли уменьшается период обращения L 2 становится равным периоду обращения Земли. L 2 точки в системе Солнце-Земля является хорошей позиции для космических наблюдений.

В качестве объектов в L 2 сохранить одинаковую ориентацию относительно Земли и Солнца, калибровки и уход значительно проще. Wilkinson Microwave анизотропии станций ( Eng. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) уже на орбите вокруг L 2, а также планируется Планка спутниковой , космической обсерватории Herschel , Гая станции и космического телескопа Джеймса Вебба .

L 2 точки в системе Земля-Луна является удобной точкой для размещения спутников связи для дальнейшего стороне Луны. Если меньше массы тела (M 2) намного меньше, чем больше здание массы (M 1), то L 1 и L 2, примерно на том же расстоянии г от меньшего тела, равный радиус сферы Хилла : где R-расстояние между M 1 и М 2.

Примеры: ВС и Земли : 1 500 000 км от Земли Земля и Луна : 61 500 км Луны [ редактировать ]L 3 L 3 точка лежит на прямой с более крупными телами, большинство из них за Пример: L 3 в системе Солнце-Земля, расположенный на противоположной стороне от Солнца относительно Земли, немного ближе к Солнцу, чем Земля, так как центр масс системы Солнце-Земля система не находится в Sentra солнце, но что-то ближе к Земле. Как и в L 2, L 3 и общей точкой притяжения Солнца и Земли, заставляет тело вращения с тем же периодом, что и Земля. В petparačkoj научной фантастики и комиксов, L 3 был populatno где хранить “анти-Земля”, но как только он начался с запуска космических аппаратов, было показано, что такой орган существует, Кроме того, Солнце-Земля L 3 точка очень неустойчивым из-за гравитационного воздействия других планет. Венере , например, каждые 20 месяцев будет меньше, чем 0,3 а.е. от L третьего [ редактировать ]L 4 и L 5 Силы тяжести в L четвёртый L 4 и L 5 точки лежат на вершинах равностороннего треугольника, основанием которого определяется вышестоящих органов. Точка L 4 спереди и сзади L 5 меньшие тела рассматривать в связи с ее обращения вокруг больше. Обе эти точки Лагранжа лежат в плоскости орбит малых тел. Эти две точки стабильны, потому что они на равном расстоянии от обоих массы и силы, с которой больший объем работы пропорционально их массы M 1 и M 2, так что результирующая сила проходит через центр масс. L 4 и L 5, не должны быть тело незначительной относительной массы M 1 и M 2, общая треугольной конфигурации изучает проблемы Лагранжа обнаружили три тела. L 4 и L 5 иногда называют треугольными точками Лагранжа или троянские точки. Название происходит от троянских точки троянских астероидов , которые расположены на L 4 и L 5 точек системы Sun- Юпитер . Астероиды на L 4 называются “греческого лагеря” в L 5 “троянский лагерь”, и соответствующие символы названы Илиада . Примеры: Солнце-Земля L 4 и L 5 очков содержат межпланетной пыли Солнце-Юпитер L 4 и L 5 очков троянские астероиды в L 4 и L 5 точек системы Sun- Нептун тела от пояса Kajperovog . Сатурна спутник Тетис имеет два небольших спутников в 4 л и L 5 баллов – Телесто и Калипсо (соответственно) Сатурна спутник Дион отслеживать спутники Елена и Полидевк L 4 и L 5 очков (соответственно) гигантские гипотеза воздействия, размер планеты Марс по имени Тея существовали в L Земли 4 или L 5 очков, но их размер стал нестабильным, столкнулся с Землей, и в результате столкновения образовалась Луна . [ редактировать ]Стабильность Первые три точки Лагранжа устойчивы лишь в плоскости, перпендикулярной права, определенные в двух телах. Это наиболее очевидно на первый L Тест вес смещается перпендикулярно вдоль подключения M 1 и M 2 появится сила притяжения обоих тел орган, который имеет тенденцию возвращаться к точке равновесия. Это происходит потому, что сила компоненты нормали к М 1-М 2 по накладывается, а составляющую, параллельную больше сбалансированы. Однако, если судебный процесс приближается к телу массы, тело будет действовать, чтобы заставить сильнее, чем тело, из которого пробной массы смещение. (Это поведение похоже на поведение в dejtstvom приливными силами ). Хотя можно сказать, что L 1, L 2 и L 3 в целом неустойчивой точке, можно найти устойчивые периодические орбиты вокруг этих точек, по крайней мере в три restihovanom проблемы тела. Эти совершенно periodilne орбите, называется “гало” орбиту, есть динамическая система в полном н-тела, такие как Солнечная система . В этом случае Есть условно-периодическими траекториями, которые следуют Lisažuove кривой , и это Lisažuove орбиты используются всеми предыдущими миссиями в точках Лагранжа. Хотя Lisažuove орбиты не вполне стабильна, она занимает относительно скромное изменений с целью поддержания желаемой орбиты космических аппаратов. В случае Солнце-Земля L 1 очко, она оказалась полезной для размещения на Lasažuove космической миссии орбите с большой амплитудой (100000-200 000 км), тем самым уменьшая влияние солнечной радиации в связи Земли с миссией. В отличие от коллинеарных точках Лагранжа, треугольными точками (L 4 и L 5) являются точками устойчивого равновесия, при условии, что отношения между M-1 и М 2 больше, чем 24,96 [5] [6] . Это тот случай, для Солнца и Земли, а отношение Земля и Луна чуть меньше. Когда тело движется с треугольными точками Лагранжа, koriolis полномочия он сохраняет stabilmoj, bubrežastoj орбиту вокруг точки Лагранжа (если смотреть от вращающейся системе). Система Земля-Луна, однако, проблема устойчивости является более сложной из-за значительного влияния солнечной гравитации [7] [ редактировать ]Миссия в точках Лагранжа

Из-за своей специфичности, лагранжевы точки часто цель какую-то миссию. Чаще миссии на орбите вокруг Lagranžovih рассчитывает, а не сами точки.

Источник: http://pro-kosmos.at.ua/publ/terminy/tochki_lagranzha/4-1-0-102

: Взгляд на космос из точки Лагранжа

Логотип компании Федеральное Государственное Унитарное Предприятие «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»

Читайте также:  Движение нашего единственного спутника - все о космосе

Возможно, наша Вселенная конечна и не вечна во времени

Словосочетание «Центр управления полетами», или сокращенно ЦУП, уже давно стало привычным. Это понятно: после каждого запуска очередного спутника на орбиту или корабля с новой сменой на МКС нам показывают главный зал ЦУП с огромными многоцветными экранами, которые смотрятся как окна во Вселенную. А ведь ЦУП – одно из подразделений ЦНИИ машиностроения.

Но о том, что стоит за наименованием «Федеральное государственное унитарное предприятие ЦНИИмаш», известно гораздо меньше.

Об этом предприятии в беседе с журналистом Николаем Дорожкиным рассказывает генеральный директор ЦНИИмаш, доктор технических наук, профессор, академик Российской академии космонавтики и Международной академии астронавтики Геннадий Райкунов.

– Геннадий Геннадьевич, каковы основные вехи истории ЦНИИмаш?

– Начало созданию отечественной ракетостроительной промышленности было положено Постановлением Совета Министров СССР «Вопросы реактивного вооружения» от 13 мая 1946 года. К этому времени в подмосковном Калининграде основным промышленным предприятием был артиллерийский завод № 88.

На его базе и был создан Государственный научно-исследовательский институт реактивного вооружения (НИИ-88) – в качестве головного научно-производственного центра по разработке баллистических и крылатых ракет дальнего действия, зенитных ракет и жидкостных ракетных двигателей.

В 1967 году НИИ-88 был переименован в Центральный научно-исследовательский институт машиностроения – ЦНИИмаш. А Калининград Московской области с 1996 года известен как город Королев.

Наука и промышленность в те годы развивались стремительными темпами. Отделы института росли, преобразовывались в более крупные подразделения и становились самостоятельными организациями.

В результате появились такие известные ныне предприятия ракетно-космической отрасли, как ОАО РКК «Энергия» им. С.П.Королева, КБ Химмаш им. А.М.

Исаева, ФКП «Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности», ОАО «НПО измерительной техники», ОАО «Композит» и другие.

В разные годы на предприятии НИИ-88/ЦНИИмаш работали выдающиеся ученые – организаторы ракетно-космической промышлености. В их числе академики Сергей Королев, Михаил Янгель, Владимир Уткин, Виктор Макеев, Михаил Решетнев, члены-корреспонденты Академии наук Дмитрий Козлов, Георгий Бабакин, Вячеслав Ковтуненко.

Сегодня ФГУП ЦНИИмаш – крупнейшая научно-исследовательская организация ракетно-космической промышленности, головной аналитический центр Роскосмоса в области общесистемных исследований проблем развития космической деятельности России.

При головной роли ЦНИИмаш разрабатываются Федеральная космическая программа России и федеральные целевые программы «Глобальная навигационная система» и «Развитие российских космодромов» в части создания космодрома «Восточный».

ЦНИИмаш без преувеличения можно назвать уникальным предприятием отрасли.

– А какие структурные подразделения института делают его уникальным?

– По объему и государственной важности решаемых задач единственный в своем роде – Центр системного проектирования ЦНИИмаш. Когда президентом Российской Федерации было принято решение о создании космодрома «Восточный», нашему предприятию была поручена разработка системного проекта этого объекта.

К его разработке были подключены более 30 организаций ракетно-космической отрасли, Российской академии наук и Минобороны.

Результаты системного проекта получили положительную оценку экспертной комиссии PAH и Hаучно-технического совета (НTС) Роскосмоса и положены в основу дальнейших работ по созданию космодрома.

С участием институтов РАН и ведущих предприятий отрасли разработан системный проект «Проблемы и направления решения задач по развитию перспективных космических средств для дальнейшего исследования и освоения космического пространства». В нем заложены методологические основы освоения человеком Луны и Марса.

Уникальным делает ЦНИИмаш и наша экспериментальная база – это ядро экспериментальной базы отрасли.

В ее составе – 58 крупномасштабных стендов и установок, занесенных в «Реестр уникальной стендовой базы РКП».

Только в ЦНИИмаш есть плазмотроны мощностью до 50 Мегаватт и комплекс гиперзвуковых труб, поршневых газодинамических установок ПГУ-7 и ПГУ-11, на которых воспроизводятся натурные гиперзвуковые потоки до М=10 (то есть десять скоростей звука).

Удлиненные рабочие части аэродинамических труб ФГУП ЦНИИмаш, в отличие от труб ЦАГИ, позволяют проводить испытания натурных объектов с реально функционирующей системой управления.

А есть еще Центр прочности ЦНИИмаш – головной в отрасли по отработке прочности конструкций РКТ и ЖРД.

В России только на прочностной базе ЦНИИмаш можно реализовать пневматические испытания до разрушения с энергоемкостью 10 миллионов атмосфер на литр и ударных нагрузок при воздействии от подрыва 40 килограммов взрывчатых веществ.

И только на нашей экспериментальной базе возможно проведение комплексных испытаний изделий на совместное воздействие температурных, вибрационных и силовых статических и ударных нагрузок.

– Но не менее уникален и вышеупомянутый ЦУП?

– Разумеется. Ведь именно в НИИ-88 был организован вычислительный центр, на основе которого впоследствии был создан Центр управления космическими полетами.

Он осуществлял управление первыми пилотируемыми КА «Восток», «Восход» и автоматическими межпланетными станциями «Венера», «Луна», «Марс», «Вега».

Затем проводил управление по программе «Союз-Аполлон», орбитальными станциями «Салют-6, 7», пилотируемыми кораблями «Союз», транспортно-грузовыми кораблями «Прогресс», МТКС «Энергия-Буран», орбитальным комплексом «Мир».

Если уж вспомнили «Союз-Аполлон», должен сказать, что этот советско-американский проект стал своеобразным стартом для очень многих глобальных процессов.

Отсюда и потепление отношений между СССР и США, и подписание ряда соглашений, в том числе по СНВ-1 и СНВ-2, и импульс к созданию МКС, и многое другое.

Так что ЦУП ЦНИИмаш не только активно участвует в международной космической деятельности, но и причастен к политическим решениям мирового масштаба.

ЦУП на протяжении всей своей истории обеспечивал выполнение международных программ полетов «Интеркосмос», «Мир-НАСА» и «Мир-Шаттл». А сегодня участвует в обеспечении управления объектами международных партнеров по программе Международной космической станции.

Одновременно ЦУП ведет научные и проектные исследования и разработку методов, алгоритмов и средств решения задач управления, баллистики и навигации космических аппаратов, обработки, анализа и хранения больших объемов информации, создания высокоскоростных сетей для обмена всеми видами информации, создания систем коллективного и индивидуального отображения информации.

Одно из основных направлений деятельности ЦУП ЦНИИмаш – создание автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве.

Актуальность создания этой системы обусловлена наличием угроз со стороны космического мусора для управляемых КА и населения Земли.

А поскольку до 2015 года запланированы запуски космических аппаратов к Луне, а с 2016 по 2025 годы намечены запуски на Луну и в окололунное пространство, на Марс и в околомарсианское пространство, то предстоит еще много непростой и интересной работы.

– Что можно сказать об интеллектуальной базе института?

– Сейчас во ФГУП ЦНИИмаш трудятся более 360 докторов и кандидатов наук, что составляет почти 12 процентов от общего количества таких специалистов, работающих в отрасли.

Предприятие располагает достаточным количеством ученых, инженеров и техников, необходимых для решения задач практически по всем направлениям ракетно-космической техники, и ведет большую работу по подготовке кадров высшей квалификации через аспирантуру предприятия.

В институте осуществляется комплексный подход к решению кадровой проблемы по принципу «Обучение на основе науки». Он заключается в подготовке работников, начиная со школьной скамьи, обучения в университете, в аспирантуре и докторантуре.

Нам нужны не просто молодые специалисты, а грамотные и инициативные работники, которые желают и способны серьезно заниматься наукой, нацелены на конечные и глубокие результаты.

На предприятии организованы кафедры ведущих вузов страны МФТИ, МАИ, РУДН.

– На базе ЦНИИмаш создан Координационный научно-технический совет (КНТС) Роскосмоса. Чем он занимается?

– КНТС Роскосмоса – главный орган, формирующий состав Долгосрочной программы научно-прикладных исследований и экспериментов на российском сегменте (РC) МКС, а также координирующий деятельность всех организаций постановщиков космических экспериментов.

Председательствует в КНТС генеральный директор ЦНИИмаша. Членами КНТС являются видные ученые и инженеры – академики, главные конструкторы, профессора.

Хотя российский сегмент МКС все еще находится в процессе строительства, сформированная КНТС программа включает в себя 217 экспериментов, более 40 из них уже завершены.

Другой важный орган, где ЦНИИмаш принимает активное участие – совместный консультативно-экспертный совет Роскосмоса и NASA. Бессменным сопредседателем совета с американской стороны является знаменитый астронавт Томас Стаффорд. В разные годы сопредседателями совета с российской стороны работали академики Уткин и Анфимов.

В настоящее время – генеральный директор ЦНИИмаша. В задачи совета входят анализ и независимая экспертиза технического состояния станции и всех наиболее важных решений, принимаемых в отношении проекта МКС, в частности в сфере безопасности экипажей.

В очередной раз комиссия Райкунова-Стаффорда (так сокращенно называют совет) собиралась в ЦНИИмаш в июне 2012 года и в центре Джонсона (NASA) в ноябре 2012 года.

– Вы упомянули космодром «Восточный». Какие с ним связаны перспективы?

– Новый космодром предназначен для того, чтобы обеспечить решение всего комплекса задач российской космонавтики.

Но из этого спектра задач особо выделяются задачи фундаментальных космических исследований, прежде всего – Солнечной системы.

По предварительным планам, сначала будут запускаться космические аппараты для работы в ближнем космосе, а затем – автоматические станции для исследований Луны, Марса, возможно, также астероидов, Венеры и Меркурия.

Имеются предложения по исследованию и использованию для наблюдений в интересах фундаментальных космических исследований так называемых точек Лагранжа, в которых гравитационные силы, действующие на космический аппарат со стороны двух массивных небесных тел, взаимно уравновешиваются. Это позволяет проводить научные наблюдения с минимальными затратами топлива на поддержание положения космического аппарата. Такие точки есть не только в системе Солнце–Земля, но и в системах Земля–Луна, Солнце–Юпитер, Солнце–Сатурн, внутри систем Юпитера и Сатурна.

Точка Лагранжа L2. Данная точка является одной из 3-х точек, находящихся на одной прямой, которая проходит через Землю и Солнце.

Сейчас большое внимание уделяется работе космических аппаратов в точках Лагранжа системы Солнце–Земля. Одна из этих точек обеспечивает хорошие наблюдения Солнца и возможности раннего предупреждения о наступающей «солнечной буре», а вторая – возможности проведения астрофизических программ в тени Земли. Обсуждаются и возможности использования точек Лагранжа системы Земля–Луна.

– Но Космос – это не только космические аппараты. Что можно сказать о фундаментальных открытиях, связанных с изучением Вселенной?

– Сегодня такие космические телескопы, как «Хаббл», «Кеплер» и другие, буквально переворачивают казавшиеся незыблемыми теории строения Вселенной. Сейчас мы уже знаем, как рождаются звезды, как они развиваются и погибают, поэтому можем прогнозировать будущее Солнца и нашей планетной системы.

Читайте также:  Сириус — ярчайшая звезда ночного неба - все о космосе

Несмотря на то что современные экспериментальные данные свидетельствуют об однородности и изотропности Метагалактики, выявленная неоднородность реликтового излучения, обнаруженные свидетельства существования «темных» материи и энергии дали основания для разработки новых теоретических моделей. Согласно некоторым из них, наша Вселенная конечна и не вечна во времени, ее структура очень сложна, и вселенных, подобных нашей, возможно, множество.

Как известно, Альберт Эйнштейн, публикуя решение задачи об эволюции Вселенной, ввел понятие космологической постоянной «лямбда». Ее назначение состояло в том, чтобы сделать Вселенную стационарной.

Однако наш соотечественник Александр Фридман нашел нестационарные решения уравнений Эйнштейна, в которых Вселенная представала расширяющейся. Решения Фридмана поначалу были восприняты Эйнштейном как математическое упражнение.

Но после открытия разбегания галактик, решения Фридмана прекрасно подошли для описания наблюдений и стали важнейшей и широко используемой космологической моделью. Сам Эйнштейн назвал космологическую постоянную своей «самой большой научной ошибкой».

И сегодня космические исследования позволяют подтвердить справедливость теории Большого взрыва и тем самым правоту Фридмана.

Таким образом, космическая деятельность на рубеже нового тысячелетия произвела полный пересмотр картины мира. Но, кроме фундаментальных открытий, важны и прикладные результаты.

У людей может складываться впечатление, что космонавтика вообще никому не нужна, что это пустая трата денег. Не надо забывать, что космонавтика – это и телевидение, и спутниковая связь, и навигация, и многое другое.

Без космонавтики развитие человеческой цивилизации уже немыслимо.

Николай Дорожкин

12.12.2012
Права на данный материал принадлежат Независимая газета.

Источник: http://www.guraran.ru/news/newsread/news_id-10550

Точка Лагранжа — парковка для космических кораблей

Точки Лагранжа получили свое название в честь известного математика восемнадцатого века, который описал понятие Проблемы трех тел в своем труде 1772 года. Еще эти поинты называют лагранжевыми точками, а также точками либрации.

Но что такое точка Лагранжа с научной, не исторической точки зрения?

Лагранжевая точка — это некое место в пространстве, где объединенные силы тяжести двух довольно больших тел, к примеру, Земли и Солнца, Земли и Луны, равны центробежной силе, ощущаемой куда более маленьким третьим телом. В результате взаимодействия всех этих тел создается точка равновесия, где космический летательный аппарат может припарковаться и вести свои наблюдения.

Мы знаем о пяти таких точках. Три из них расположены вдоль линии, которая соединяет два больших объекта. Если брать соединение Земли с Солнцем, то первая точка L1 лежит как раз между ними.

Расстояние от Земли до нее составляет один миллион миль. С этой точки всегда открыт вид на Солнце.

Она на сегодня полностью захвачена «глазами» SOHO — обсерватории Солнца и Гелиосферы, а также обсерватории Климата глубокого Космоса.

Есть еще L2, которая находится в миллионе миль от Земли, как и ее сестра. Однако в противоположном от Солнца направлении. В данной точке с Землей, Солнце и Луной позади нее космический корабль может получить идеальное видение глубокого космоса.

Сегодня ученые измеряют в этой области космическое фоновое излучение, которое возникло в результате Большого взрыва. Планируется в 2018 переместить в этот регион и космический телескоп Джеймса Вебба.

Другая точка Лагранжа — L3 — находится в противоположном от Земли направлении. Она всегда лежит за Солнцем и скрыта на веки вечные. Кстати, большое число научной фантастики рассказывало миру о некой тайной планете Х, как раз находящейся в данной точке. Появился даже голливудский фильм Человек с планеты Х.

Однако стоит заметить, что все три точки нестабильны. У них неустойчивое равновесие. Иными словами, если космический корабль дрейфовал бы в сторону или от Земли, то он неминуемо упал бы либо на Солнце, либо на нашу планету. То есть он был бы в роли тележки, находящейся на острие очень крутого холма. Так что кораблям придется постоянно вносить корректировки, чтобы не случилось трагедии.

Хорошо, что есть более стабильные точки — L4, L5. Их стабильность сравнивается с мячом в большой миске. Расположены эти точки вдоль земной орбиты на шестьдесят градусов позади и впереди нашего дома. Таким образом образуется два равносторонних треугольника, у которых в виде вершин выступают большие массы, к примеру, Земля или Солнце.

Поскольку эти точки стабильны, в их области постоянно накапливаются космическая пыль с астероидами. Причем астероиды называются троянскими, так как названы следующими именами: Агамемнон, Ахилл, Гектор. Находятся они между Солнцем и Юпитером. Как говорят в NASA, существуют тысячи подобных астероидов, к которым относится и известный троянец 2010 TK7.

Считается, что L4, L5 — великолепно подходят для организации там колоний. Особенно из-за того, что они довольно близко к Земному шару.

Привлекательность точек Лагранжа

Вдали от солнечного тепла корабли в точках Лагранжа L1 и 2 могут быть настолько чувствительны, чтобы использовать инфракрасные лучи, исходящие от астероидов. Причем в данном случае не понадобилось бы охлаждение корпуса.

Эти инфракрасные сигналы можно применять как направляющие направлений, избегая пути к Солнцу. Также у этих точек довольно высокая пропускная способность. Скорость связи гораздо более высокая, чем при использовании Ка- диапазона.

Ведь если корабль находится на гелиоцентрической орбите (вокруг Солнца), то его слишком большая удаленность от Земли плохо скажется на скорости передачи данных.

Точки продолжают изучаться и вскоре могут дать людям больше возможностей по освоению космоса.

Источник: http://mks-onlain.ru/news/tochka-lagranzha-parkovka-dlya-kosmicheskih-korablej/

Наса разрабатывает проект пилотируемых полетов к точкам лагранжа земля-луна

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) недавно выпустило меморандум, в котором говорится о предстоящей разработке комплексного проекта реализации пилотируемых полетов к двум точкам Лагранжа Земля-Луна.

Они расположена на расстоянии около 61,5 тысяч километров в сторону Земли и невидимой для нас “теневой” стороны от Луны.

Точками Лагранжа называют точки, лежащие в плоскости орбит двух массивных тел (в данном случае Земли и Луны), в которых может находиться третий объект с пренебрежимо малой массой, при этом на него не действуют никакие другие силы, кроме гравитационного воздействия со стороны этих двух тел большой массы.

Ранее сотрудники НАСА уже выступали с заявлениями о том, что вторая точка Лагранжа (L2) является “ключевой возможностью” для Соединенных Штатов в освоении космоса на близкую перспективу.

Такой интерес к данному космическому “пункту” объясняется просто: после того как ведомство отказалось от марсианской программы, оно оказалось в состоянии невыполнимой миссии.

Первоначальные инициативы президента Барака Обамы гласили, что отныне вояжи на низкие околоземные орбиты будут отданы на откуп частным компаниям, а НАСА предстоит сосредоточиться на подготовке масштабных проектов — таких, как постройка тяжелой водородно-кислородной ракеты-носителя Space Launch System для пилотируемых полетов за пределы орбиты Земли, и корабля Orion для вывода ракеты на орбиту.

Однако на деле выяснилось, что запускать амбициозные “проекты будущего” пока нецелесообразно. Если же околоземными полетами станут заниматься частные “извозчики”, то получается, что НАСА и вовсе нечего будет делать. И освоение точек Лагранжа Земля-Луна может стать тем прорывом, который выведет управление из кризиса.

Чтобы вырваться за пределы земной орбиты, необходимо приблизиться ко второй космической скорости, и для этого потребуются ракета-носитель и пилотируемый аппарат, пригодный для осуществления межпланетной экспедиции. Эту функцию и смогут выполнить те же Space Launch System и Orion.

Они помогут создать “опорный пункт” по эту и по ту сторону орбиты Луны, который послужит отправной точкой для различных миссий, включая исследование окололунного пространства, астероидов, а также перевалочный пункт между базами на Луне, для полетов на Марса и его спутников.Для реализации данного проекта предстоит осуществить ряд шагов.

Во-первых, планируется привлечь к нему нынешних партнеров НАСА по МКС, что поможет разрешить бюджетные проблемы. Во-вторых, как уже говорилось выше, будут привлечены частные фирмы для низкоорбитальных проектов. В-третьих, НАСА собирается как можно шире применять принцип многоразового и многоцелевого использования космических технологий.

Помимо этого, приоритет будет отдаваться разработкам, которые позволят одновременно снизить стоимость стартов и повысить их безопасность, равно как и эффективность миссий.

Важной целью этих экспедиций является оценка воздействия на здоровье человека космической радиации, ведь космонавтам предстоит пребывание за пределами пояса Ван Аллена — так называемого радиационного пояса Земли, в котором накапливаются и удерживаются проникающие в магнитосферу высокоэнергичные заряженные частицы (в основном протоны и электроны).

Первая точка Лагранжа Земля-Луна является идеальным местом для строительства пилотируемой орбитальной космической станции, которая, располагаясь на полпути между Землёй и Луной позволила бы 1) легко добраться до Луны с минимальными затратами топлива, 2) стать ключевым узлом грузового потока между Землей и нашим спутником, 3) выполнять роль спасательной базы в случае аварий на трассе Земля-Луна и Луна-Земля, 4) удобно для размещения ретрансляционной станции, благодаря чему понадобятся передатчики в десять раз менее мощные.

Во второй точке Лагранжа Земля-Луна будет иметь особое значение создания космических баз на обратной стороне для исследований Луны.

Например, отсюда можно будет высокоэффективно управлять луноходами, исследующими обратную сторону спутника Земли, которая пока является малоизученной и таит немало загадок.

Так, в Бассейне Южный полюс — Эйткен, самая глубокая часть которого лежит на “теневой” стороне Луны, в 2009 году был обнаружен чистый водный лед. Общий объем водяного льда на Луне составляет 600 миллионов тонн.

Эксперты предполагают, что из-за постоянного нахождения в тени температура на “той” стороне спутника долгое время не поднималась выше 100 кельвинов, вследствие чего в раннюю эпоху его существования произошла “консервация” больших количеств веществ. Если их удастся обнаружить, то они смогут многое поведать об истории Луны.

Предполагается вывести Orion с астронавтами в точку L2, чтобы они оттуда управляли исследовательскими луноходами.

В число других потенциальных задач, которые можно было бы осуществить при помощи управляемых луноходов, входит создание сети крупноразмерных низкочастотных радиотелескопов, которые помогут исследователям восстановить радиоастрономическую картину ранней Вселенной, а также переработка лунной породы (реголита) в бетоноподобный материал без привлечения земных ресурсов, что позволило бы значительно снизить стоимость конструирования будущих лунных баз.

Читайте также:  Космонавт скрипочка олег иванович - все о космосе

Как строить базу?

Согласно меморандуму, опубликованному интернет-ресурсом Space.com, в основе проникновения США в «дальний космос», лежат 6 стратегических принципов:- Значительное международное участие, выросшее из партнерства в рамках проекта МКС.

– Расширение участия частного бизнеса в предоставлении услуг по логистике на базе соответствующего опыта, накопленного в рамках проекта МКС, с целью сокращение стоимости такого рода услуг, в том числе и путем использования инноваций, создаваемых частными компаниями.

– Длительная эксплуатация космической инфраструктуры многоразового использования. Это позволит разработать технику, которую можно будет эксплуатировать в течение продолжительного срока для решения ряда задач, связанных с исследованием космоса.

– Создание технологий для достижения краткосрочных целей одновременно с разработкой новых технологий для достижения долгосрочных целей более дешевым и безопасным путем, и с более продуктивными результатами.- Демонстрация возможности осуществлять проект в течение его запланированного цикла реализации.

– Осуществление краткосрочных миссий, в ходе которых будет постепенно накоплен опыт и созданы возможности для осуществления более сложных миссий.Итак, достаточно общие принципы, из которых неясно – когда, как, к какому сроку и с кем США будут строить базу, а главное – что она из себя будет представлять.

Предварительная проработка программы должна завершиться 30 марта 2012 года. На проходящей в настоящее время рабочей встрече стран — партнеров по МКС представители NASA, по всей видимости, обсудят готовность иностранных участников ко взаимодействию с американцами в реализации этой задачи, пишет Space.Com.

Дополнительные материалы:

Источник: http://ligaspace.my1.ru/news/2012-02-27-365

Почему Луну будут осваивать со станции секонд-хэнд

Международная космическая станция

На фоне трагичных и просто прискорбных новостей последних месяцев светлым лучом надежды стало сообщение о возможном строительстве новой Международной космической станции за орбитой Луны. Инициатива Роскосмоса по созданию такой станции  нынешней МКС поддержана NASA, ESA и Японским агентством аэрокосмических исследований.

Новая станция должна расположиться в точке, название которой может заставить затрепетать сердце любителя классической научной фантастики – «Лагранж-2 системы Земля – Луна».

Эта точка в космическом пространстве расположена примерно в 60 тысячах километров за Луной. И именно туда отправляли свои станции Дункан Лунан, Артур Кларк и многие другие авторы фантастических произведений.

И вот теперь фантастика начинает превращаться в реальность. Пусть и с легким отливом секонд-хэнда.

Волшебные точки Лагранжа

В космосе нет ничего неподвижного. Мы вращаемся на своем шарике вокруг земной оси, а Земля кружится вокруг Солнца.

Солнце за 200 миллионов земных лет делает оборот вокруг центра нашей Галактики (с большой буквы, так как она наша), а Галактика летит навстречу галактике Андромеды, с которой, возможно, и столкнется через 3–4 миллиарда лет.

Любое тело, отпущенное на свободу в космосе, выберет какую-то свою траекторию движения, чаще всего стабильную, и включится в это коловращение жизни.

И все же есть точки в космосе, где можно оставить свои вещи, не опасаясь, что они разлетятся по всей Галактике. Их существование предсказал французский математик Жозеф Луи Лагранж в своей работе о Луне еще в 1765 году.

Суть дела такова: если в космосе летают два массивных тела, например Земля и Луна, то между ними будет точка, в которой силы притяжения одной и другой планеты уравновесятся.

Тогда малое тело, чья масса по сравнению с массами планет ничтожна, попав в такую точку, там и останется навсегда. В масштабах человеческой жизни – точно.

Это место называется «точка Лагранжа L1», или L1. Но есть и другая точка, позади Луны. Там уже происходит уравновешивание сил притяжения Земли и Луны с одной стороны и центробежных сил – с другой, и это «точка Лагранжа L2», или L2. Есть и еще три точки, но о них в другой раз.

Нужно сказать, что такие же точки есть и в системе Солнце – Земля. В этих точках уже сейчас расположены научные космические станции: в L1 висят солнечные обсерватории, например SOHO, а в точке L2 – целый ряд аппаратов для изучения дальнего космоса («Планк», «Гершель», Gaia). Но мы говорим сейчас только о системе Земля – Луна.

Почему не на Луне?

Долгое время представлялось, что именно Луна должна стать базой для дальнейшего освоения космического пространства. Она ею и станет, но сначала нужно иметь промежуточную базу, поблизости от этой самой Луны. И по возможности как можно более дешевую в строительстве и эксплуатации.

Проблема в том, что каждый разгон-торможение в космосе требует топлива.

Космические корабли программы «Аполлон» имели запас топлива для торможения у Земли, для старта с орбиты Луны, для взлета с Луны и посадки на нее, для торможения на орбите Луны и для старта с орбиты Земли к Луне. Ну и, конечно, для выхода на орбиту Земли.

В космос с Земли, массой более 2800 тонн. На орбиту Земли выходило 130 тонн, к Луне летело уже 50 тонн – это и был космический корабль «Аполлон» с лунным модулем. На Землю возвращался только командный отсек массой 5,5 тонны. 

Лунный модуль со своими запасами топлива и переходной отсек имели массу около 18 тонн. То есть, не высаживаясь на Луну, а зависнув в точке L2 системы Земля – Луна, можно было бы оставить там около 20 тонн полезной нагрузки.

На орбиту Луны корабли «Аполлон» выходили десять раз, то есть могли доставить на L2 около двухсот тонн груза. Для сравнения: станция «Мир» имела массу чуть более 124 тонн.

Значит, эта задача даже по тем временам была вполне выполнимая.

При необходимости с точки L2 вполне можно слетать и сесть на Луну, энергетические затраты на это будут не очень большие. С такой станции проще стартовать на Марс или запускать космические станции в дальний космос.

К ней экономичнее долететь. И наконец, это не станция на поверхности Луны, опыта строительства которой мы не имеем, а, по сути, та же орбитальная станция, что и МКС, только на другой орбите, в другом месте.

И вот тут-то возникает вопрос: неужто пропадать добру?

Идея буквально витала в воздухе. Еще несколько лет назад, когда в NASA задумались о выгоде строительства станции в точке Лагранжа-2, возникла и идея  на МКС. Эта станция после 2020 года будет сниматься с эксплуатации, старые блоки затопят, но кое-что явно будет еще вполне годным для дальнейшего использования. Их только надо перегнать к L2, а это гораздо дешевле, чем поднимать новое с Земли.

Практичный подход

Всю станцию МКС, конечно, не перегонишь на новую орбиту, да и смысла в этом нет. А вот отдельные модули можно. Суть же российского предложения заключается в том, что запускаемые на МКС модули заранее должны быть созданы с перспективой их дальнейшего использования в новой станции на L2.

Это касается в первую очередь создаваемого Россией научно-энергетического модуля (НЭМ). Впервые такой модуль планировался еще для «Мира», потом его корпус использовали для создания модуля «Рассвет» для МКС.

Но идея слишком хороша, чтобы ее бросить, и Россия предложила партнерам по МКС сделать его и запустить к 2018 году.

НЭМ представляет собой орбитальную станцию в миниатюре – это ферма, с одной стороны которой находится лабораторный комплекс, а с другой – система солнечных батарей. Такая конструкция позволяет стать основой для пристыковки других сегментов и дальнейшего роста станции.

Сейчас НЭМ должен стать  для российского сегмента МКС. А вот потом, когда срок службы МКС подойдет к концу (в период с 2020 по 2024 год), именно его можно будет отстыковать и перевести в точку L2.

Возможно, к нему за компанию можно будет отправить и новый российский блок «Наука», который готовят на замену устаревшему модулю «Пирс».

Сейчас идут работы по , которая должен будет вывести НЭМ на орбиту к МКС. Судя по всему, и сам модуль будет изменен, чтобы соответствовать достигнутому соглашению с партнерами по МКС.

И тогда уже начнется полномасштабная работа в области проектирования не только новой станции в точке Лагранжа L2, но и миссий, которые будут производиться с ее участием.

Правда, есть один нюанс: кто возьмет на себя работу по перевозке блоков МКС на новое место?

Здесь следует учитывать, что буксиру не нужно будет садиться на Землю или на Луну. Это может быть совсем новое транспортное средство с электроплазменными двигателями, например .

Такие буксиры могут за полгода перетащить блоки станции массой 34 тонны от Земли до L2, потратив в 10 раз меньше по массе топлива, чем химические ракеты.

Возможно применение и других двигателей, например плазменных, которые уже используются для коррекции орбит спутниками на высоких орбитах.

Сама же МКС-L2 для начала может быть не постоянной, а . Станция посещения может иметь массу 30–40 тонн для трех человек, тогда как для работы в постоянном режиме ее масса должна быть не менее 60–80 тонн.

Все это в пределах современных технологических возможностей. За два десятка лет там может быть возведена станция, превышающая по размерам современную МКС, которая станет базой для частых посещений Луны, и уже в более далекой перспективе – для строительства лунной станции.

Таким образом, освоение космоса все больше становится практичным делом, к которому могут присоединиться самые разные государственные и частные предприятия. Станция в L2 – это, наверное, самая здравая идея, которая может быть осуществлена в первой половине этого века и дать толчок развитию новых технологий, творчески применяя уже проверенные.

Источник: https://republic.ru/posts/43551

Ссылка на основную публикацию