Csatlakozz Te is!

Miről szól a blog?

Mi próbáljuk megérteni a minket körülvevő világot. A tudást felhasználhatjuk arra, hogy fejlődjünk, anyagilag jobb helyzetbe kerüljünk vagy megőrizzük egészségünket, ne hagyjuk, hogy átverjenek minket! Úgy érzed Te is hozzá tudsz rakni valamit? Van egy érdekes történeted vagy témajavaslatod? Érdeklődéssel várom leveledet: mpeter0725@gmail.com

Ingyenes és hasznos

Különösen ajánlott

A legvégső határ 5.: A Lagrange-pontok

2011.10.25. 14:21 astroleslie

Sorozatom legújabb írásában az egyik leginkább kedvelt témámat, a Lagrange-pontokat veszem górcső alá. Mivel a többség nemigen járatos az égi mechanikában (én sem vagyok igazán profi benne :), de az alapjait azért ismerem), ezért rövid leírással kezdem. 

A Lagrange-pontok olyan pontok a világűrben, ahol egy test (pl. űrszonda) pozíciója viszonylag stabil marad két másik sokkal nagyobb méretű testhez képest. A dolog lényege, hogy a két másik test gravitációja kiegyenlíti a harmadik test keringéséhez szükséges centripetális erőt. Persze ez akkor teljesül, ha nem éri egyéb külső erőhatás ezt a kisebb testet. Ezek a stabil pontok az égi mechanikában az ún. háromtest-problémából következnek, és először Lagrange olasz-francia matematikus számolta ki őket 1772-ben. (Innen származik a nevük is, de sokszor hívják őket librációs pontoknak is. Akit jobban érdekel a téma, és tud angolul, itt olvasgathat róla.) Öt ilyen pont van a háromtest-problémában, az alábbi képen (Nap-Föld rendszer) megtekinthető a helyzetük:

Folytonos vonalak jelölik az ún. gravitációs ekvipotenciális felületeket, ahol a gravitációs potenciál vagy helyzeti energia (ezt a mennyiséget a gravitációs erőből származtatjuk) állandó. A nyilak a gravitációs potenciál növekedését (piros) illetve csökkenését (kék) mutatják a pontok környékén. A potenciál ilyen fajta változása alapján osztályozható az L1, L2 és L3 instabil Lagrange-pontnak, míg az L4 és L5 stabil Lagrange-pontnak. A különbség annyi, hogy az első három pontban egy kisebb test csak egy speciális, nem záródó pályán (Lissajous-görbe) fog stabilan ott maradni. Az L4 és L5 pontokban gyakorlatilag egy helyben marad az égitest (megfelelő tömegarányok esetén).

Ennyi csillagászat és fizika után jöjjön, hogy miért is fontosak ezek a pontok a világűrben. 1906-ig például még csak bizonyítani se tudták Lagrange állításait a gyakorlatban, csak akkor fedezték fel a Trójai kisbolygókat a Nap-Jupiter L4 pontjában. Azóta számos példát ismerünk L4 és L5 pontokban keringő égitestekre, de ami nekünk fontosabb, az a Lagrange-pontok űrkutatási és csillagászati hasznosítása.

Az űrhajózással foglalkozó tudósok az 1960-as évekig nemigen foglalkoztak a Lagrange-pontokkal. Pedig már akkor is tudták, hogy a világűr ezen speciális helyeit felhasználva, üzemanyag és energia spórolható meg egy küldetés során. (Ennek persze az ára, hogy a küldetés hossza jelentősen megnövekedne. Erről a cikkben még írok majd lejjebb.) Egészen 1978-ig kellett várni az első olyan küldetésre, ami az egyik Lagrange-pontot célozta meg, nevezetesen az L1-et. A fenti képből is látható, hogy az L1 nagyon speciális helyzetben van, a Földtől körülbelül 1,5 millió kilométerre a Nap irányába. Ezáltal ideális hely a Nap megfigyelésére.

Civilizációnk elektromosság nélkül összeomlana, így rendkívül fontos elektromos eszközeink védelme például a Nap káros hatásai ellen. Időnként a Nap környezetében történnek ún. koronakitörések, amelyek részecskéi, ha elérik a Földet, tönkretehetik az elektromos berendezéseket (Voltak erre már példák). Azonban ha egy űrszondát helyezünk az L1-be, akkor kaphatunk egy néhány perces figyelmeztetést, ami idő alatt le lehet kapcsolni a szükséges berendezéseket. Ezt nevezik űr-időjárás előrejelzésnek. Sajnos a köztudatban nem eléggé ismert a dolog, pedig nagyon fontos, hogy az emberek lássák, valóban van mindennapi haszna az űrkutatásnak és a csillagászatnak. 

Az L2 pontot egyes csillagászati távcsövek "használják", de például a Föld-Hold rendszer esetében az L2 pontba helyezett műhold tökéletes lenne a Hold túloldalán lévő bázissal folytatott kommunikáció könnyű lebonyolításához. 

Fentebb említettem, hogy a Lagrange-pontokat felhasználva olcsóbbá tehetjük az űrkutatást. Mindez csak az utóbbi években került előtérbe, amikor a hidegháború és az űrverseny véget ért, és az űrügynökségek sokkal kevesebb pénzből gazdálkodhattak. Mindaddig csak elméletben használták a Lagrange-pontokat, aminek az eredménye egy ún. interplanetáris "sztráda" kidolgozása volt (művészi elképzelés lejjebb a képen). Ezen "sztrádát" felhasználva egy űreszköz a költségek töredékért eljutna egy égitesthez, mivel sokkal kevesebb üzemanyagot kellene magával vinnie. Azonban a küldetések meghosszabbodnának, például egy ilyen útvonalat felhasználva egy szonda több hónap alatt érkezne meg a Holdhoz (az Apollo-űrhajósok 3 napot utaztak anno).

Láthatjuk tehát, hogy egyik problémát a másikra cseréltük (költség hatékonyság - idő), viszont ha belegondolunk abba, hogy hamarosan bányásznunk kell majd más égitesteken is, akkor miért is ne lehetne felhasználni ezt a "sztrádát? Automatizált gépek repülhetnének ezeken az útvonalakon, őket nem zavarja, ha hosszabb a küldetés.

Amiről még szeretnék írni egy kicsit, azok az L4 és L5 pontok. Mint láttuk, ezek sokkal stabilabbak. Sokan felvetették már, hogy ha az űrben valaha emberek fognak élni, akkor ezek a pontok ideálisak lennének egy nagyobb környezet kialakítására. Tény, hogy az utánpótlás szállítása egy a Föld-Hold rendszer L4 vagy L5 pontjában elhelyezkedő tárgyra olcsóbb lenne, és ez az állomás szolgálhatna nemcsak lakókörnyezetként, hanem üzemanyag és egyéb dolgok tárolására is, sőt, ha a Holdon kezdünk bányászni, akkor a kiásott nyersanyagot ide szállíthatnánk, ahol feldolgoznák, és késztermékként továbbítanák a Földre. 

A cikk alapján láthatjuk, hogy a Lagrange-pontokat egyre inkább felhasználja az űrkutatás, és hogy a jövőben még inkább így fog tenni. Az utolsó három bekezdés napjainkban még csak fantázia, de én úgy gondolom, hogy ezek a dolgok még a mi életünkben meg fognak valósulni (hacsak nem következik be valami hatalmas visszaesés). Remélem, hogy a cikk sok ember fantáziáját megmozgatta!

A bejegyzés trackback címe:

https://ertelmesen.blog.hu/api/trackback/id/tr1003328886

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.