Co to są punkty Lagrange’a?
Punkty Lagrange’a (Lagrange points, L1-L5) to pięć szczególnych punktów w przestrzeni układu dwóch dużych mas okrążających wspólny środek ciężkości (np. Ziemia-Słońce, Ziemia-Księżyc, Jowisz-Słońce), w których niewielkie ciało trzecie może pozostawać w równowadze względem obu dużych ciał (w układzie obracającym sie razem z główną parą). Zostały wyznaczone matematycznie przez Josepha-Louisa Lagrange’a w 1772 roku. Siła odśrodkowa i grawitacja obu dużych ciał wzajemnie sie równoważą dokładnie w tych punktach.
Charakterystyka pięciu punktów: L1 – między dwoma ciałami, bliżej mniejszego; dla Ziemia-Słońce ok. 1,5 mln km od Ziemi w kierunku Słońca. Quasi-stabilny (Lissajous orbit). SOHO (obserwacje Słońca), DSCOVR (monitorowanie pogody kosmicznej). L2 – po przeciwnej stronie mniejszego ciała niż L1; ok. 1,5 mln km od Ziemi po stronie nocnej. JWST (James Webb Space Telescope) operuje w halo-orbit wokół L2! Planck, Herschel, Gaia, Euclid. L3 – po drugiej stronie Słońca od Ziemi, symetrycznie; hipotetyczne (nie wykorzystany przez misje). L4 i L5 – tworzą trójkąty równoboczne z oboma głównymi ciałami, 60 stopni przed i za Ziemią na orbicie; STABILNE. Trojany Jowisza – tysiące asteroid w L4 (trojany greccy) i L5 (trojany trojańskie) na orbicie Jowisza. Trojany ziemskie (np. 2010 TK7 – pierwszy znany trojan ziemski w L4, srednica ok. 300 m). Trojany Marsa, Urana, Neptuna. L1 i L2 sa quasi-stabilne – wymagają periodycznych korekcji orbity (propellant consumption), by nie dryfowac. JWST zużywa paliwo na korekcje L2 orbit – dostał wiecej paliwa niż planowano (Launch vehicle był precyzyjniejszy), więc może działać 20+ lat zamiast 10.
Punkty L4/L5 są stabilne (trójkąty Lagrange’a) z powodu efektu Coriolisa przy wystarczająco duzym stosunku mas ciał głównych (powyżej ok. 24,9:1). Koncepcja kolonii kosmicznych O’Neill – gigantyczne cylindryczne stacje kosmiczne (O’Neill cylinders) budowane w L4 lub L5 układu Ziemia-Księżyc – popularna w latach 70. (NASA Summer Study 1975). Inicjatywa Artemis Gateway – stacja orbitalna wokół Księżyca planowana przez NASA i ESA – bedzie korzystac z orbity NRHO (Near-Rectilinear Halo Orbit) wokół punktu L2 układu Ziemia-Księżyc jako bazy wypadowej na powierzchnię Księżyca i Marsa.