Gdzie można zaparkować w kosmosie?

Burze na Słońcu potrafią wyłączyć satelity, GPS i sieci energetyczne. Żeby Ziemia wiedziała o nich wcześniej, Słońca pilnuje sonda, która stale trzyma się między nim a nami. Tyle że w kosmosie nie da się zatrzymać: co się nie porusza, spada na Słońce. Jak ona się tam utrzymuje?

Zrównoważenie grawitacji nie wystarczy

Między Słońcem a Ziemią jest miejsce, w którym przyciąganie obu się równoważy, około 260 000 km od Ziemi. Sonda jednak tam nie wytrzyma: nic nie zakrzywia jej toru, więc leci prosto, a Ziemię Słońce prowadzi po orbicie. Na miejscu nie zostanie.

Bliższe krążą szybciej

Merkury okrąża Słońce w 88 dni, Ziemia w rok, a Mars w niecałe dwa lata. Im bliżej Słońca, tym mocniej ono przyciąga, tym szybciej ciało musi lecieć, żeby nie spaść, i tym krótsza jest jego orbita.

Gdyby przyciągało tylko Słońce

Żeby sonda stała względem Ziemi w miejscu, musi okrążyć Słońce w rok, tak jak ona. Gdyby jednak przyciągało ją tylko Słońce, sonda trochę bliżej Słońca krążyłaby szybciej i wyprzedziłaby Ziemię. Sonda trochę dalej zostawałaby w tyle.

L1: Ziemia przyhamuje

Tyle że sondę przyciąga też Ziemia, i to w stronę od Słońca, więc osłabia przyciąganie Słońca i sonda krąży wolniej. W odległości 260 000 km Ziemia znosi je całkiem, a to za dużo; około 1,5 mln km od Ziemi jest w sam raz i sonda okrąża Słońce w rok, jak Ziemia. To miejsce nazywa się L1, pierwszy z pięciu punktów Lagrange’a, nazwanych na cześć matematyka, który je obliczył.

L2: Ziemia przyspieszy

Za Ziemią jest odwrotnie: Ziemia przyciąga sondę w tę samą stronę co Słońce, więc sonda krąży szybciej, niż gdyby przyciągało ją samo Słońce. Znów około 1,5 mln km od Ziemi okrąża Słońce dokładnie w rok. To jest L2.

Teleskop Jamesa Webba

W L2 krąży Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Słońce, Ziemia i Księżyc są stamtąd zawsze po jednej stronie, więc zasłania je jedna osłona przeciwsłoneczna wielkości kortu tenisowego. Teleskop za nią pozostaje w cieniu i marznie poniżej −220 °C – tylko tak wyłapie słabe ciepło odległych galaktyk.

Pięć punktów

Takich miejsc jest pięć. L3 leży naprzeciw Ziemi, za Słońcem, L4 i L5 na orbicie Ziemi, 60° przed nią i za nią. Dlaczego akurat tam, nie da się poglądowo wyjaśnić, ale obliczenia pokazują, że i tam sonda okrąża Słońce dokładnie w rok.

Szczyt czy dolina?

L1, L2 i L3 są jak szczyt wzgórza: kiedy sonda z L2 trochę oddali się od Ziemi, Ziemia przyciąga ją słabiej i sonda oddala się jeszcze bardziej. Dlatego Webb co kilka tygodni na krótko włącza silnik. L4 i L5 są jak doliny: co tam utknie, zostanie.

Planetoidy przy Jowiszu

Takie same punkty ma każda planeta. Że doliny trzymają, pokazuje Jowisz: w jego punktach L4 i L5 uwięzło ponad dziesięć tysięcy planetoid, które okrążają z nim Słońce już od miliardów lat.

To gdzie można zaparkować?

W punktach Lagrange’a: sonda okrąża tam Słońce dokładnie w rok i nie porusza się względem Ziemi. Tak w L1 pilnuje Słońca sonda ze wstępu, a w L2 chowa się przed nim Webb. W L1–L3 trzeba czasem włączyć silnik, w L4 i L5 sonda wytrzyma bez pomocy.