Есть ли у нас возможность разместить спутник в точках Лагранжа Солнце-Земля L4/L5?

Если вы ищете что-то «в» L4 или L5, новость заключается в том, что на самом деле это не точки (поскольку орбита Земли не является идеальной окружностью), а скорее области, районы или состояния ума. Лучше думать, что вещи вращаются вокруг точек Лагранжа (любой из них), чем находятся в них . Это означает, что если есть что посмотреть, но вы точно не знаете, где оно находится на этих орбитах, вы никогда не приблизитесь к нему, потому что эти окрестности огромны!

Добраться до района не составит труда. Два космических корабля STEREO прошли вблизи земных L4 и L5, и для замедления, достаточного для выхода на орбиту вокруг точек либрации L4/L5, потребовалось бы значительное дополнительное дельта-v, но оно было бы небольшим по сравнению с дельта-v, необходимой для достижения этой точки. с Земли в первую очередь.

Согласно Википедии :

Проходя через точки Лагранжа Земли L4 и L5 в конце 2009 года, они искали лагранжевы (троянские) астероиды.

Вот график данных, которые я скачал с JPL Horizons , показывающий приблизительное расстояние от Солнца (фактически сантиметры Солнечной системы) STEREO-A, STEREO-B и Земли (нижний, верхний и средний (синий, зеленый, красные) трассы соответственно) и угол опережения/отставания двух космических аппаратов STEREO по отношению к Земле (фактически разница в theta = arctan2(y, x)эклиптических координатах J2000). +/- 60 градусов обозначены пунктирными линиями.

Они использовали несколько облетов Луны в довольно крутом маневре, чтобы попасть в эту ситуацию ( GIF из этого ответа ) - один вращается вокруг Солнца в ретроградном направлении. Сделать это без Луны было бы довольно сложно = дорого в delta-v!

Канонические ответы на вопрос «почему они не…» всегда касаются менее чем безграничного финансирования и научных приоритетов. Без веской причины отправиться на Землю L4/L5 и не заниматься чем-то другим, этого не произойдет. См. комментарий @AndrewThompson для дальнейшего понимания.

Теперь вот хорошее видео двух космических аппаратов Stereo, проходящих через окрестности L4/L5 Земли (без маркировки, на +/- 60 градусов от Земли); Наслаждайтесь!

По крайней мере, в некоторых обсуждениях точек Лагранжа упоминается, что отношение первичной массы тела к вторичной должно находиться в определенном диапазоне, чтобы точки существовали. Теперь ясно, что L-1, -2 и -3 все имеют значимое существование независимо от того, каково отношение маленького тела к большему, хотя, если оно очень маленькое, L-3 будет очень тонким эффектом, и вряд ли стоит с ним связываться. в то время как -1 и -2 были бы очень близки к меньшему телу и были бы слабыми.

Даже если все планеты, какими бы технически маленькими они ни были, имеют точки L-4 и -5, где существуют значительные возможности для менее неустойчивого вращения вокруг этих точек, чем любой другой случайный участок орбиты, несомненно, эффект гораздо меньше и незаметнее для планеты, чем небольшой по сравнению с Солнцем, как Земля, по сравнению с легко наблюдаемым захватом значительных концентраций астероидов для Юпитера и Сатурна.

И кроме возможных астрономических применений, упомянутых Эндрю Томпсоном выше, единственный другой смысл размещения чего-то там, который я вижу, — это радиорелейная связь для зондов или космических кораблей с экипажем, направляющихся к дальней стороне Солнца. Даже если корабль окажется там, в большинстве миссий он не будет долго находиться прямо за Солнцем. Конечно, сама яркость Солнца может ослепить или иным образом насытить различные детекторы сигналов, даже если Солнце находится далеко от центральной оси луча, поэтому, если солнечный шум достаточно силен, чтобы заглушить четкие сообщения даже на расстоянии 20 или 30 градусов, этого достаточно, чтобы отрезать Землю от Земли в большом проценте времени, и это может оправдать усилия и дополнительную задержку во времени, связанные с отправкой сигналов по кругу.

Во всяком случае, я не уверен, что точки -4 и -5 практически существуют. Я имею в виду, что если вы припаркуете космический корабль в любой другой случайной точке на земной орбите, мы ожидаем, что он будет дрейфовать из-за того, что изначально он не движется относительно Земли, поэтому притяжение Земли, как бы слабо оно ни было будет на расстоянии а.е. или более, всегда будет тянуть в одном и том же направлении, поэтому объект должен ускориться и перестать сохранять положение. Особенность точек Лагранжа -4 и -5 заключается в сочетании потенциала (во вращающейся системе отсчета, в которой первичный - здесь Солнце - и вторичный объект - здесь Земля - ​​неподвижны, и центробежный потенциал существует), будучи не низкой, а - самой высокой - вдоль дуги земной орбиты, и сила Кориолиса (которая математически говоря, "реальная" сила во вращающейся системе отсчета, точно так же, как центробежная сила вдали от центра тяжести), то существуют «орбиты» вокруг точки, которые удерживаются на циклической траектории силой Кориолиса, и их характерные скорости таковы, что тенденция к падению на Землю компенсируется локальная динамика, которая включает гравитационный наклон гравитационного поля Земли в этом диапазоне в уникальной потенциальной форме с пиком в точке. Если «холм и гребень» точек L-4 и -5 недостаточно выражены, возможно, эти устойчивые замкнутые контуры невозможны, и объект дрейфует к Земле независимо от того, какую комбинацию вектора и расстояния от точки L мы ему задаем. -- возможно, действительно, за пределами определенных диапазонов пропорций не существует устойчивых петель. Если они не