【社刊 16 立冬】引力平衡之處—拉格朗日點 (二)

作者:郭泰驛
  拉格朗日點源自數學家拉格朗日的發現,是兩個天體的萬有引力與離心力達到平衡的位置,這些地方剛好可以放入質量忽略不計的第三個物體,而且此物體在旋轉座標體系內與兩天體會呈現相對靜止,換句話說就是都以同樣角速度旋轉,三物體軌道須為共同平面。既然有這麼好用的「定位點」,那我們就可以放置些東西讓天體幫我們平衡囉,其實除了科幻小說上的應用,我們也已經實際用在太空科技上。

  第一拉格朗日點(L1),以日地系統為例,其位於太陽和地球之間,目前共有7個探測器到過此點,上上期社刊介紹的探測器—太陽和太陽圈探測器(SOHO)便是繞著此點作圓周運動,這些儀器之所以不放置於正中央的完美平衡點,是為了在傳訊息回地球時避免太陽很強的電磁波造成的通訊蓋台,也因此,這區只要妥善規劃就能放置許多儀器。

  第二拉格朗日點(L2),以日地系統為例,其位於地球遠離太陽的一側,距離地球150萬公里,目前共有6個探測器到過此點。2001年發射的威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)就是在這裡觀測著宇宙微波背景輻射,2010年由中國發射的嫦娥二號在進行完繞月任務後,進入L2的環繞軌道,成為了世界首個從月球直接前往日地L2點的太空探測器,之後便離開此區域。預計於2021年發射的詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡也將會放在此點上,目的是背對著日地紅外線以便觀測今日可見宇宙的初期狀態。

  可以背對太陽及地球是將探測器置於L2最大的優點,能避免太陽光和地球反射的太陽光,而且引力較L1穩定,不用頻繁地進行位置修正,可以更穩定的進行觀測,而且還不會因為地球軌道周遭灰塵的影響而干擾光學觀測。

  以地月系統為例,2014年由中國發射的嫦娥五號探路星是中國嫦娥工程的技術試驗飛行器,是為了測試嫦娥五號的飛行軌道是否能夠順利運行而設計。它在發射一個月後進入環繞月球背面的L2圓周軌道,之後也為嫦娥五號預定的著月採樣區進行拍照。

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