Якщо ви думаєте, що утримуватися на орбіті можливо лише навколо фізичної «речі» з великою масою – скажімо, планети чи зірки – ви помиляєтеся. Насправді можливо обертатися навколо невидимої точки, оазису сил нескінченно малого розміру. Місія ESA Euclid була запущена 1 липня 2023 року, щоб розкрити таємниці темного Всесвіту. Його призначення? Як і багато інших астрономічних місій до цього, точка Лагранжа 2.
Наступна анімація, створена за допомогою «Gaia Sky», показує шлях Евкліда від Землі до цього унікального та корисного місця в космосі. Розташована приблизно в 1,5 мільйона кілометрів від Землі в протилежному напрямку від Сонця, друга точка Лагранжа (або точка Лібрації) приблизно в чотири рази далі, ніж наш Місяць.
Евклід витратив близько місяця, щоб дістатися до «L2», куди він нещодавно прибув і залишиться на орбіті протягом запланованих шести років. З рівня L2 він вивчатиме таємничу природу темної матерії та темної енергії, які складають 95% нашого Всесвіту, але про які дуже мало відомо.
Що таке точки Лагранжа?
Точка Лагранжа 2 є однією з п’яти точок Лагранжа, розташованих у фіксованих положеннях навколо Сонця та Землі. Справді точки, самі по собі невидимі, нескінченно малі за розміром і створені там, де гравітаційне тяжіння двох великих тіл створює «доцентрову силу», яка дозволяє тілу в цих місцях обертатися разом з ними.
Це балансування сил «штовху» та «тяги» призводить до п’яти гравітаційних оазисів поблизу будь-яких двох масивних рухомих тіл. Таким чином, супутники на орбіті навколо точок Лагранжа вимагають набагато менше роботи та палива, щоб залишатися тут на місці.
В ідеальному світі космічні кораблі залишалися б на орбіті тут назавжди, без жодної допомоги. Однак, як і олівець на пальці, реальність дещо інша. З математичної точки зору, обидва мають бути легкими, але так само, як коливання, викликане диханням людини, може спричинити перекидання олівця, непередбачувані фактори в космосі означають, що космічний корабель також може почати блукати.
Одним з основних факторів є «дихання» нашого Сонця. Тиск сонячного випромінювання – буквально невелика сила, що діє на об’єкти світловими фотонами – непередбачувана, але має реальний ефект. Кожні чотири тижні диспетчери на землі в центрі управління місією ESA в Німеччині виконуватимуть невеликий маневр, щоб підтримувати орбіту Евкліда.
Чому «L2»?
Друга точка Лагранжа ідеально підходить для астрономічних місій, оскільки вони можуть постійно тримати Сонце, Землю та Місяць позаду себе, тому вони не заважають спостереженням, і в той же час отримують чіткий огляд далекого космосу та вказують на антеною назад на Землю, щоб підтримувати тісний зв’язок.
Постійне сонячне світло на Евкліді в L2 також підтримує термічну стабільність телескопа, забезпечуючи надзвичайно високу стабільність, необхідну для спостережень приладу з довгою експозицією.
Евклід ESA обертатиметься навколо другої точки Лагранжа (L2) на відстані 1,5 мільйона кілометрів від Землі в протилежному напрямку до Сонця. L2 — це точка рівноваги системи Сонце-Земля, яка рухається навколо Землі навколо Сонця.
На орбіті L2 сонцезахисний екран Евкліда завжди може блокувати світло від Сонця, Землі та Місяця, спрямовуючи телескоп у глибокий космос, забезпечуючи високий рівень стабільності його інструментів.
Орбіта Евкліда навколо точки Лагранжа 2 велика, більша за шлях Місяця навколо Землі. Фактично, до того часу, коли Евклід зробить один повний оборот навколо L2, Місяць облетить Землю шість разів. З точки зору відстані, «радіус» орбіти Евкліда коливається від приблизно 400 000 кілометрів (250 000 миль) на найближчій до центру до 800 000 кілометрів (500 000 миль) на найвіддаленішій.
Причина такої великої орбіти полягає в тому, що дістатися туди майже безкоштовно з точки зору палива. Чим краща точність ракети, яка запускає місію на таку велику гало-орбіту навколо L2, тим менше палива потрібно для виконання коригувальних маневрів – і Евкліду потрібен був лише крихітний коригуючий маневр після запуску на Space X Falcon 9.
Чим закінчиться місія Евкліда?
Незважаючи на свою відстань, друга точка Лагранжа вважається орбітою Землі. Таким чином, місії тут пов’язані міжнародними правилами сталого використання космосу.
ESA, також відповідно до своїх власних зобов’язань щодо нульового сміття, розробило маневр утилізації, щоб після завершення місії Евкліда він був спрямований на геліоцентричну орбіту – таку саму орбіту, як Земля навколо Сонця. Принаймні протягом 100 років ймовірність повернення Евкліда в систему Земля-Місяць буде дуже, дуже малою. До того часу, можливо, стане можливим використання таких цінних металів у космосі! Джерело
