أن تكون عالقًا هنا على الأرض ، في قاع هذه الجاذبية الهائلة أمر سيء حقًا. كمية الطاقة التي يتطلبها الهروب إلى المنطقة السوداء ستجعل حتى الكابتن رينولدز يلعن عاصفة غورام.
لكن الجاذبية لها طريقة مضحكة في مساءلة النتيجة ، مع الأخذ والعطاء على قدم المساواة.
هناك أماكن خاصة في الكون ، حيث تتوازن قوى الجاذبية بشكل جيد. الأماكن التي يمكن أن يستخدمها نظام شمسي ذكي وطموح يمتد عبر الحضارة للحصول على موطئ قدم في استكشاف الكون.
نقاط لاغرانج الخمس. الائتمان: NOAA
تُعرف هذه باسم نقاط لاغرانج ، أو نقاط لاغرانج ، أو نقاط الاهتزاز ، أو نقاط ال-نقاط فقط. تمت تسميتهم على اسم عالم الرياضيات الفرنسي جوزيف لويس لاغرانج ، الذي كتب 'مقالًا عن مشكلة الأجسام الثلاثة' في عام 1772. كان في الواقع يوسع رياضيات ليونارد أويلر.
اكتشف أويلر أول ثلاث نقاط لاغرانج ، على الرغم من عدم تسميتها باسمه ، ثم ظهر لاجرانج النقطتين التاليتين.
لكن ما هم؟
عندما تفكر في التفاعل الثقالي بين جسمين كبيرين ، مثل الأرض والشمس ، أو الأرض والقمر ، أو نجمة الموت وألدران. في الواقع ، ضرب هذا المثال الأخير ...
كما كنت أقول ، عندما يكون لديك جسمان هائلان ، فإن قوى جاذبيتهما تتوازن تمامًا في 5 أماكن. في كل من هذه الأماكن الخمسة ، يمكنك وضع قمر صناعي منخفض الكتلة نسبيًا ، والحفاظ على موقعه بجهد قليل جدًا.
نقاط لاجرانج صن إيرث. الائتمان: Xander89 / ويكيميديا كومنز
على سبيل المثال ، يمكنك إيقاف تلسكوب فضائي أو مستعمرة مدارية ، وستحتاج إلى القليل جدًا من الطاقة ، أو حتى صفر من الطاقة للحفاظ على موقعها.
أشهرها ووضوحها هو L1. هذه هي النقطة التي تكون متوازنة بين جاذبية الجسمين. على سبيل المثال ، يمكنك وضع قمر صناعي أعلى قليلاً من سطح القمر. تعمل جاذبية الأرض على جذبها نحو القمر ، لكن جاذبية القمر تعمل على مقاومة سحب الأرض ، ولا يحتاج القمر الصناعي إلى استخدام الكثير من الوقود للحفاظ على موقعه.
هناك نقطة L1 بين الأرض والقمر ، ونقطة مختلفة بين الأرض والشمس ، ونقطة مختلفة بين الشمس والمشتري ، إلخ. توجد نقاط L1 في كل مكان.
يقع L2 على نفس خط الكتلة ولكن على الجانب البعيد. لذا ، ستحصل على نقطة الشمس ، والأرض ، ونقطة L2. في هذه المرحلة ، ربما تتساءل عن سبب عدم قيام الجاذبية المجمعة لكائنين هائلين بسحب هذا القمر الصناعي الرديء إلى الأرض.
من المهم التفكير في المسارات المدارية. سيكون القمر الصناعي في تلك النقطة L2 في مدار أعلى ومن المتوقع أن يسقط خلف الأرض ، لأنه يتحرك بشكل أبطأ حول الشمس. لكن جاذبية الأرض تدفعها للأمام ، مما يساعد على إبقائها في هذا الوضع المستقر.
رسم متحرك يوضح العلاقة بين نقاط لاغرانج (حمراء) لكوكب (أزرق) يدور حول نجم (أصفر) ، وإمكانات الجاذبية في المستوى الذي يحتوي على المدار (سطح رمادي بخطوط أرجوانية ذات احتمالية متساوية). الائتمان: cmglee (CC-SA 3.0)
سترغب في لعب الكثير من برنامج Kerbal Space لتلتف حوله حقًا. للأسف ، لا يساعدك وقت No Man’s Sky على الإطلاق ، باستثناء تعليمك أن محركات الأقراص الفائقة صعبة السمعة ولن يكون لديك مساحة مخزون كافية.
يقع L3 على الجانب المقابل المباشر للنظام. مرة أخرى ، تتوازن قوى الجاذبية بين الكتلتين بحيث يحافظ الجسم الثالث على نفس السرعة المدارية. على سبيل المثال ، سيظل القمر الصناعي في النقطة L3 دائمًا مخفيًا تمامًا بواسطة الشمس.
انتظر ، انتظر ، أعلم أن هناك ملايين الأفكار التي تدور في دماغك الآن ، لكن تحمل معي.
هناك نقطتان أخريان ، النقطتان L4 و L5. تقع هذه أمام وخلف الجسم ذي الكتلة الأقل في المدار. أنت تشكل مثلثًا متساوي الأضلاع بين الكتلتين ، والنقطة الثالثة في المثلث هي النقطة L4 ، اقلب المثلث رأسًا على عقب ويوجد L5.
الآن ، من المهم ملاحظة أن نقاط لاغرانج الثلاث الأولى غير مستقرة جاذبيًا. أي قمر صناعي يتمركز هناك سينجرف في النهاية بعيدًا عن الاستقرار. لذلك هم بحاجة إلى نوع من الدافعات للحفاظ على هذا الموقف.
تخيل جبلًا مرتفعًا ناعمًا وذو قمة حادة. ضع كرة بولينج في القمة ولن تحتاج إلى الكثير من الطاقة لإبقائها في هذا المكان. لكن الرياح العاصفة ستخرجها في النهاية من مكانها ، وتنزل من الجبل. هذا هو L1 و L2 و L3 ، ولهذا السبب لا نرى أي كائنات طبيعية موجودة في تلك الأماكن.
لكن L4 و L5 مستقران بالفعل. إنه الوضع المعاكس ، واد عميق حيث تميل كرة البولينج إلى السقوط فيه. ونجد الكويكبات في المواقع الطبيعية L4 و L5 في الكواكب الأكبر ، مثل كوكب المشتري. هذه هي كويكبات طروادة ، المحاصرة في آبار الجاذبية الطبيعية هذه على الرغم من تفاعل الجاذبية بين المشتري والشمس.
رسم تخطيطي للفنان لكوكب المشتري وبعض كويكبات طروادة بالقرب من عملاق الغاز. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
إذن ما الذي يمكننا استخدام نقاط لاغرانج من أجله؟ هناك جميع أنواع تطبيقات استكشاف الفضاء ، وهناك بالفعل عدد قليل من الأقمار الصناعية في مختلف نقاط الأرض والشمس والأرض والقمر.
يعد Sun-Earth L1 مكانًا رائعًا لمحطة تلسكوب شمسي ، حيث يكون قريبًا قليلاً من الشمس ، ولكن يمكنه دائمًا التواصل معنا مرة أخرى على الأرض.
تم توجيه تلسكوب جيمس ويب الفضائي إلى Sun-Earth L2 ، التي تقع على بعد حوالي 1.5 مليون كيلومتر من الأرض. من هنا ، تتجمع الشمس الساطعة والأرض والقمر في مكان صغير في السماء ، تاركة بقية الكون مجانًا للمراقبة.
سيوفر تلسكوب جيمس ويب التابع لناسا ، الموضح في تصور هذا الفنان ، مزيدًا من المعلومات حول الكواكب الخارجية المكتشفة سابقًا. سيكون في Sun-Earth L2.
يُعد Earth-Moon L1 مكانًا مثاليًا لوضع محطة للتزود بالوقود على سطح القمر ، وهو مكان يمكنه الوصول إلى الأرض أو القمر بأقل قدر من الوقود.
ربما تكون أكثر أفكار الخيال العلمي هي وضع محطات فضائية دوارة ضخمة من O’Neill Cylinder عند نقطتي L4 و L5. ستكون مستقرة تمامًا في المدار ، ومن السهل نسبيًا الوصول إليها. ستكون الأماكن المثالية لبدء استعمار النظام الشمسي.
شكرا الجاذبية. نشكرك على التفاعل بكل الطرق الغريبة التي تقوم بها ، وإنشاء هذه الخطوات التي يمكننا استخدامها عندما نصل إلى كوكبنا ونخرج منه لنصبح نظامًا شمسيًا حقيقيًا يمتد عبر الحضارة.
بودكاست (صوتي): تحميل (المدة: 7:42 - 2.7 ميجا بايت)
الإشتراك: آبل بودكاست | RSS
بودكاست (فيديو): تحميل (المدة: 7:44 - 101.2 ميجا بايت)
الإشتراك: آبل بودكاست | RSS
