Mihin avaruudessa voi pysäköidä?

Aurinkomyrskyt voivat lamauttaa satelliitit, GPS:n ja sähköverkot. Jotta Maassa tiedettäisiin niistä etukäteen, Aurinkoa vahtii luotain, joka pysyttelee koko ajan sen ja meidän välissämme. Avaruudessa ei kuitenkaan voi pysähtyä: mikä ei liiku, putoaa Aurinkoon. Miten luotain pysyy paikallaan?

Painovoimien tasapaino ei riitä

Auringon ja Maan välissä on kohta, jossa niiden vetovoimat kumoavat toisensa, noin 260 000 km:n päässä Maasta. Siellä luotain ei kuitenkaan pysy: mikään ei käännä sen kulkua, joten se lentää suoraan, kun taas Aurinko kääntää Maata radallaan. Paikalleen se ei jää.

Lähempänä kierretään nopeammin

Merkurius kiertää Auringon 88 päivässä, Maa vuodessa ja Mars vajaassa kahdessa vuodessa. Mitä lähempänä Aurinkoa, sitä voimakkaammin Aurinko vetää, sitä nopeammin kappaleen on kuljettava, ettei se putoa, ja sitä lyhyempi on sen rata.

Jos vain Aurinko vetäisi

Jotta luotain pysyisi paikallaan Maahan nähden, sen on kierrettävä Aurinko vuodessa niin kuin Maa. Jos sitä kuitenkin vetäisi vain Aurinko, hieman lähempänä Aurinkoa oleva luotain kiertäisi nopeammin ja ohittaisi Maan. Hieman kauempana oleva luotain jäisi jälkeen.

L1: Maa jarruttaa

Mutta myös Maa vetää luotainta poispäin Auringosta, joten Auringon veto heikkenee ja luotain kiertää hitaammin. 260 000 km:n päässä Maa kumoaa sen kokonaan, mikä on liikaa; noin 1,5 miljoonan km:n päässä se on juuri sopiva, ja kierros kestää vuoden kuten Maalla. Paikka on L1, ensimmäinen viidestä matemaatikon mukaan nimetystä Lagrangen pisteestä.

L2: Maa vauhdittaa

Maan takana on toisin päin: Maa vetää luotainta samaan suuntaan kuin Aurinko, joten luotain kiertää nopeammin kuin jos vain Aurinko vetäisi sitä. Taas noin 1,5 miljoonan km:n päässä Maasta se kiertää Auringon täsmälleen vuodessa. Se on L2.

James Webb -avaruusteleskooppi

L2:ssa kiertää James Webb -avaruusteleskooppi. Aurinko, Maa ja Kuu ovat sieltä katsottuna aina samalla puolella, joten yksi tenniskentän kokoinen aurinkosuoja peittää ne kaikki. Sen takana teleskooppi pysyy varjossa ja jäähtyy alle −220 °C:n – vain siten se pystyy havaitsemaan kaukaisten galaksien heikon lämmön.

Viisi pistettä

Tällaisia paikkoja on viisi. L3 on Maata vastapäätä Auringon takana, L4 ja L5 Maan radalla 60° Maan edellä ja perässä. Miksi juuri siellä, ei voi havainnollisesti selittää, mutta laskut osoittavat, että sielläkin luotain kiertää Auringon täsmälleen vuodessa.

Mäen huippu vai laakso?

L1, L2 ja L3 ovat kuin mäen huippu: jos luotain L2:ssa ajautuu vähän kauemmas Maasta, Maa vetää sitä heikommin ja se ajautuu vielä kauemmas. Siksi Webb sytyttää moottorinsa hetkeksi muutaman viikon välein. L4 ja L5 ovat kuin laakso: mikä sinne jää, se pysyy.

Asteroidit Jupiterin luona

Jokaisella planeetalla on samat pisteet. Jupiter osoittaa, että laaksot pitävät: sen pisteisiin L4 ja L5 on jäänyt yli kymmenentuhatta asteroidia, jotka ovat kiertäneet Aurinkoa sen kanssa jo miljardeja vuosia.

Eli mihin voi pysäköidä?

Lagrangen pisteisiin: siellä luotain kiertää Auringon täsmälleen vuodessa eikä liiku Maahan nähden. Näin alun luotain vahtii Aurinkoa L1:stä ja Webb piiloutuu siltä L2:ssa. L1–L3:ssa moottori pitää sytyttää silloin tällöin, L4:ssä ja L5:ssä luotain pysyy ilman apua.