能不能發射一顆衛星到地月之間,並且和月球的公轉周期一樣呢?

2020-12-05 科學塢

我這裡給出您非常明確的回答:完全可以發射一顆衛星到地球和月球軌道之間,並且和月亮的公轉周期一致。下面我來詳細說說這個點是怎麼找到的。

一、著名的三體問題引出五個平衡點

劉慈欣火了,《流浪地球》火了,讓我們都聽說過甚至是讀過其小說《三體》。三體問題,是自從牛頓力學建立以後,並應用於宇宙空間研究的一個著名問題。裡面的種種詭異,其實正是說明了,如今我們人類的計算能力真的還很弱小,雖然理論都掌握了,但其實處理能力還很差。

換句話說,我們就像剛進入圍棋班的新生,剛剛掌握了一些規則,還談不到任何的棋力水平,隨便來一個老生就能將我們完虐。三體問題就是這樣一個老生,把我們收拾得服服帖帖的。但是,在研究三體問題的時候,我們也並不是什麼收穫都沒有,這就是拉格朗日點,五個引力平衡點。

二、拉格朗日點

所謂的拉格朗日點又被稱為平動點。拉格朗日在研究天體力學中,為了簡化模型,簡化處理,通過限制性三體問題找到了五個特解。一個小物體在兩個大物體的引力作用下在空間中的一點,在該點處,小物體相對於兩大物體基本保持靜止。

1767年,瑞士數學家歐拉推算出其中的前三個,1772年,法國數學家拉格朗日推導證明出來剩下兩個。1906年,天文學家對特洛伊群小行星的觀察發現,這些小行星處於木星和太陽的作用下處於拉格朗日點上。

在每個由兩大天體構成的系統中,按推論有5個拉格朗日點,但只有兩個是穩定的,即小物體在該點處即使受外界引力的攝擾,仍然有保持在原來位置處的傾向。每個穩定點同兩大物體所在的點構成一個等邊三角形。

三、拉格朗日點的具體位置計算方法及地月拉格朗日點

直接上圖給出五個拉格朗日點的計算公式。

滿足題主條件的點是L1點,它在地球和月球質心的連線上,且在地球和月球之間,且其周期等於月球的軌道周期。

四、拉格朗日1點的人造飛行器

我沒有查到有在地月之間的L1點運行的人造飛行器發射的記錄,估計人類沒找到用這個點來幹啥。但是運行在地日L1點靠近地球這端的飛行器是有的,目前還沒發射,還在準備中。這就是詹姆斯韋伯太空望遠鏡。

它的設計目標是調查作為大爆炸理論的殘餘宇宙微波背景輻射,即觀測今天可見宇宙的初期狀態。

結束語

看完本文的小夥伴應該明白了吧,人類在研究三體問題的過程中,發現了在兩個天體之間存在著這樣五個平衡點,就是拉格朗日點,其中L1點能夠滿足題主所說的,在地球和月球之間運行,並且運行周期與月球周期一致。

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