Индийский космический зонд Aditya-L1 отправляется к гравитационному «острову» для изучения Солнца и солнечной погоды
Аппарат Aditya-L1 присоединится к четырём космическим аппаратам в первой точке Лагранжа. Эта точка представляет собой почти стабильную область в гравитационном поле между Землёй и Солнцем. Космический аппарат достигнет этой точки в ближайшие дни, находясь на расстоянии около 1 600 000 километров от нашей планеты.
В этой точке гравитация Земли, гравитация Солнца и центробежная сила орбиты совместно компенсируют друг друга, создавая «остров» относительной стабильности в изменчивом гравитационном поле Солнечной системы. В результате, космические аппараты, обращающиеся вокруг Солнца недалеко от L1, — область размером около 800 000 километров — остаются неподвижными относительно Земли, экономя при этом значительное количество топлива.
Рендер Aditya-L1, изучающей Солнце. Источник: ISROХотя Aditya-L1 ещё не достиг окончательной позиции, коронограф уже начал проводить наблюдения Солнца, создав первые изображения солнечного диска. В ближайшие дни он войдёт в «гало» орбиты вокруг L1, что позволит зонду постепенно облетать Солнце, управляя своей траекторией, проводя небольшие дополнительные испытания двигательной системы в течение нескольких недель. Такая почти стабильная область имеет обширные размеры, что позволяет космическим аппаратам находиться там без угрозы столкновения.
На данный момент, солнечно-гелиосферная обсерватория SOHO, совместный проект NASA и Европейского космического агентства (ESA), — самый долго пребывающий аппарат на позиции L1. Она была запущена в 1996 году и оснащена различными инструментами для изучения Солнца. Aditya-L1 также предоставит изображения Солнца в различных диапазонах видимого, ультрафиолетового и рентгеновского излучений для дальнейшего исследования динамики солнечной атмосферы.
Зонд также будет изучать «солнечную погоду», определяемую солнечными бурями, с помощью четырёх научных инструментов, направленных непосредственно на Солнце, а также с помощью трёх других инструментов, предназначенных для наблюдения и мониторинга солнечного ветра и на магнитного поля Солнца.
Хотя первоначально миссия Aditya-L1 запланирована на пять лет, местоположение в L1 позволит использовать космический аппарат в течение гораздо более продолжительного времени. К примеру, SOHO уже находится в работе более 25 лет, хотя изначально предполагалось всего двухлетнее служение этой солнечной обсерватории. Недавно миссия SOHO была продлена до конца 2025 года.
L1 — не единственная точка относительной стабильности в космосе. У каждой планеты, включая Землю, есть своя система точек Лагранжа. Эти точки были известны астрономам с 1760-х годов, когда швейцарский математик Леонард Эйлер предложил три решения «задачи трёх тел», основанных на законах гравитации Исаака Ньютона. Жозеф-Луи Лагранж, французско-итальянский астрофизик, развил идеи Эйлера, и в 1772 году было открыто пять точек Лагранжа, образованных гравитационным взаимодействием между Солнцем и Землёй.
Третья точка Лагранжа расположена в дальней от Солнца стороне и немного дальше от орбиты Земли. Из L3 невозможно наблюдать Землю, так как она всегда закрыта Солнцем, что делает связь с нашей планетой невозможной и нецелесообразным нахождение там космических аппаратов. Четвёртая и пятая точки Лагранжа находятся на орбите Земли впереди и позади неё. Эти точки «населены» группами троянских астероидов, которые движутся по орбите Земли.
Точки Лагранжа являются ключевыми местами для эффективных орбитальных переходов, открывая доступ к «межпланетной высокоскоростной автомагистрали», простирающейся на протяжении всей Солнечной системы. Существует семь основных точек Лагранжа, находящихся в пределах 1 930 000 километров от Земли: L1 и L2, ориентированные на систему Земля-Солнце, и пять «второстепенных» точек, относящиеся к системе Земля-Луна. Благодаря сходству их орбитальной энергии, космическому аппарату требуется лишь небольшое усилие для перехода от одной области к другой.
L2 — наиболее ценная из всех точек Лагранжа между Землёй и Солнцем. Расположенная примерно в 1 600 000 километрах от Земли в противоположном направлении от L1, она предоставляет уникальную перспективу наблюдения за Солнцем, при которой Земля, Луна и Солнце всегда кажутся сгруппированными в одной позиции относительно космического аппарата, что позволяет легко блокировать побочный свет, исходящий от любого из этих трёх тел. L2 выбрана в качестве предпочтительного местоположения для многих миссий, включая такие проекты, как космический телескоп «Джеймс Уэбб». В L2 разместился и космический телескоп ESA «Евклид», который прибыл туда в прошлом году для изучения тёмной энергии и тёмной материи. Орбита L2 предоставляет устойчивую радиационную и термическую среду, а также полный обзор неба без ослепления.
Работа над траекториями миссий Artemis, направленных на доставку астронавтов на Луну и создание космической станции в окрестностях первой точки Лагранжа Земля-Луна, определила точки Лагранжа как эффективные для орбитальных миссий. Сейчас учёные также изучают траектории между точками Лагранжа Сатурна и его спутниками. Особый интерес представляет Энцелад, который может оказаться идеальным местом в Солнечной системе для поиска признаков внеземной жизни. Его южный полюс извергает ледяные фонтаны и учёные исследуют траектории, позволяющие облететь спутник и собрать материал из этих фонтанов.
© iXBT
