火狐体育娱乐平台:太空停车位拉格朗日点上可停几辆车
来源:火狐体育娱乐平台    作者:火狐体育最新版    发布时间:2022-04-07 11:41:51

  1957年10月4日,苏联发射了人类第一颗地球卫星,就此拉开了人类进军宇宙空间的序幕。据不完全统计,六十多年来人类已经向太空发射了约8000颗卫星,目前仍有约4000颗卫星在轨道上飞行。太空已经由原来的空旷变得有些拥挤,发射卫星也由之前的随意发射变成了需要向国际电信联盟申报。

  在众多的卫星中有一种卫星比较特殊也比较重要,那就是地球同步卫星。地球同步卫星的轨道高度比较高,这使得其寿命较低轨道卫星长,不必经常更换卫星。一颗地球同步卫星能够覆盖地球表面约42%的面积,三颗地球同步卫星合理布置,再加上几颗贯穿南北极的极地卫星就能实现全球通信。

  由于需要和地球自转保持同步,地球同步卫星的轨道只能在赤道上空的一个确定高度(读者可思考一下为什么不能在其他纬线圈的正上方)。地球同步卫星又非常重要,使得很多国家争相抢占这一轨道。目前已有数百颗地球同步卫星在赤道上空运行,轨道资源已趋近于饱和,没有抢占到轨道的国家只能望轨兴叹了。

  随着人类探索的需要以及航天技术的进一步发展,越来越多的人类探测器飞离了地球,“拉格朗日点”这个概念开始被越来越多的人听到。

  三个物体仅在万有引力作用下的运动是三体问题,三体问题没有确切解。如果三体中有两个是大质量的物体,另一个是质量可以忽略的物体,这就是一种比较简单的限制性三体问题。拉格朗日点就是这种限制性三体问题的五个特解,当小物体处在五个拉格朗日点处时能够和两个大物体保持相对静止。如果把太阳和地球看成是两个大物体,人类发射的卫星、探测器是小物体,那么小物体就能够在如图L1、L2、L3、L4、L5五个位置和太阳、地球保持相对静止,这五个点就是拉格朗日点。拉格朗日点因具有这样的特性,有时被人称作是太空中的停车位。

  小物体能够在拉格朗日点和两个大物体保持相对静止,对这一特点加以利用可以为人类发挥很大作用。把人类的探测器、空间望远镜放到日地系统或地月系统的拉格朗日点,探测器就不必携带较多的燃料用来调整自己的轨道。目前已经有一些探测器到达了太空中的停车位,比如哈勃望远镜的继任者詹姆斯·韦伯望远镜就是奔向了距离地球150万千米的拉格朗日点L2附近;嫦娥四号的中继卫星“鹊桥”是位于地月系统的拉格朗日点L2附近。

  进一步了解后会发现,韦伯望远镜也好,鹊桥中继卫星也罢,它们都不是直接停放在各自系统的拉格朗日点L2处,而是绕着L2转动。L2点其实并不稳定,探测器在那附近只能绕着L2转动才能达到动平衡。

  绕着空间中的一个点转动,这个场景和一般印象有很大的差别。毕竟在很多人的印象中是地球绕着太阳转,卫星绕着地球转,韦伯望远镜、鹊桥中继卫星怎能绕着一个虚无的点转动?

  说鹊桥绕着拉格朗日点L2转动,这是只看到了鹊桥绕L2转动,没看到鹊桥同时还绕地球转动。在以地月系统为参考系的情况下,鹊桥的运动可以分解为两个圆周运动,一个是绕地球的圆周运动,另一个是绕L2的圆周运动。鹊桥运动时受到来自地球和月球的万有引力,它的受力可分解到一个方向指向地球,另一个方向指向L2,两个分力提供了两个圆周运动各自需要的向心力。

  拉格朗日点尽管常被比作是太空中的停车位,但和停车位还有很大的不同。探测器并不是停在车位上的,往往是绕车位转动的。既然是绕着一个点转动的,能够放下的肯定就不止一辆车了。尽管目前世界各国对这一位置的争夺还不算激烈,但这个位置的特殊注定了这里会是兵家必争之地。一个国家的航天实力能够在对拉格朗日点的占据上有所反映。返回搜狐,查看更多



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