嫦娥五號軌道器奔赴新崗位
2020年12月17日，嫦娥五號軌道器將返回器送回到距離地球5000公裡的返回軌道，當返回器在大氣器打了個漂亮的「水漂」回到地面之後，軌道器卻默默地走開了。有人猜測它是不是還要回到月球找玉兔，有人說它會像嫦娥二號那樣飛去深空拜會小行星，其實都不是。嫦娥五號軌道器接到的新任務是，飛到距離地球150萬公裡之遙的日地拉格朗日L1點，繞著這個無形的點兜圈圈，開展一系列科學驗證和測試任務。
什麼是拉格朗日點？
牛頓老爺爺告訴我們，宇宙中一切有質量的物體都有引力，質量越大它的引力就越強，距離越遠它的引力就越弱；愛因斯坦說，引力其實是物體在空間裡「壓」出的一個「坑」，你越接近它陷得越深，越遠離它坡度越平緩。
太陽跟地球都是大傢伙，太陽拽著地球跑，地球為了不陷進太陽的「坑」裡，就繞著太陽兜圈圈。地球跑得很快，平均每秒鐘能飛29.78公裡，於是地球就像是被太陽拽著的鏈球一樣，一圈一圈地轉，它既不會跌進太陽炙熱的懷抱，也不會脫離太陽的引力，變成一顆流浪的星球。
如果我們在太陽和地球之間放一個蘋果會怎樣？牛頓告訴你，如果你扔得不夠高，它總會打到頭；而要是你用力過猛的話，就扔到太陽上去了，因為太陽的引力更大。為了讓蘋果不掉向任何一邊，你需要在太陽與地球之間找一個引力平衡點。愛因斯坦說：你在太陽坑和地球坑之間的邊邊上找個地方，把蘋果小心擱在那兒，它就不會掉到任何一邊了。
這個地方就是拉格朗日L1點，用咱們中國的成語就是「不偏不倚」。
由於地球跟太陽的引力相差懸殊，所以這個引力平衡點會更偏向地球，它距離地球150萬公裡，而距離太陽大約有1.5億公裡。你說的沒錯，是1:100的關係。
動態的平衡
為什麼要把太空飛行器送到拉格朗日點？許多人說：省油啊！
對，真就是省油。飛機在天上飛，沒油了它一準掉下來，因為有地球引力；衛星雖說不容易掉下來，它其實跟地球繞太陽跑的道理一樣，是依靠離心運動對抗地球引力。如果我們把衛星送到拉格朗日L1點，這個地方太陽引力與地球引力相互抵消，你不需要消耗燃料就能始終懸浮在這裡，又沒遮沒攔，想看哪兒都方便，豈不美哉！
但是問題來了：地球是繞著太陽轉的，它的運行軌跡並不是完美的圓，而是一個橢圓，有半年的時間近一點、半年又遠一些，所以拉格朗日L1點的位置並不是固定不變，它會動。嫦娥五號要想保持自己的位置，不掉進任何一個坑裡，它就需要時不時地開動發動機，調整一下跟地球的距離，於是還是得消耗燃料。
太陽是個狠角色
在所有的恆星裡，太陽的脾氣算是不錯了，它比較溫和，畢竟「人到中年」了嘛！但太陽畢竟是太陽，它的電磁輻射還是相當強烈，如果碰上耀斑爆發、日冕物質拋射，大量帶電粒子會向四面八方肆意揮灑，這對於地球與衛星之間的通信是個嚴重的考驗。不信，你拿眼睛盯著強光手電筒試試？（千萬別試啊！搞不好會瞎的）
地球上的通信天線就好比是我們的眼睛，衛星發射的電磁波信號弱，如果它剛好處在地球與太陽的中心線上，你對準衛星就是對準太陽，衛星信號會被太陽的電磁波淹沒。為了解決這個問題，我們得把衛星挪開些，讓它別擋在中間，而是繞著拉格朗日L1點兜圈圈。
怎麼兜圈？
拉格朗日L1點是一個計算出來的引力平衡點，這個地方本來就沒有東西，它是虛無的，自然也不存在引力，怎麼才能繞著它兜圈呢？
你玩過跳繩嗎？集體的那種：兩個小朋友一人拽著繩子的一頭，有節奏地揮舞，小夥伴們在中間跳。
地球與太陽的引力就是那根無形的繩子，我們利用它拽著衛星兜圈圈。當嫦娥五號軌道器偏離地球和太陽引力軸線時，二者對它的引力會把它往中間拉；太空中阻力幾乎為零，這時候我們只要再給衛星一個切線方向的速度，它就能繞著中間那個虛無的點一直轉下去了。
衛星繞著拉格朗日L1點運行的軌道被稱為光環軌道（光暈軌道），因為從地球方向看，它就像是套在太陽周邊的一個環。實際上，這個環並不圓，因為地球與太陽之間的距離總在變化，所以衛星的軌道看起來是一個傾斜的扁環。不管怎樣，用這種方式，衛星可以用極少的燃料微調軌道，就能十幾年如一日地保持在拉格朗日點附近執行科學探測任務了。
#嫦娥五號#