作者：文/虞子期

关于宇宙探索的诸多信息，很多人的关注点通常都集中在被探索的目标，或执行该任务的航天器上，但对于航天器的停放点，于我们一般人而言就没有这么引人注目了。比如，太空中的拉格朗日点，这个特殊的名字是为了纪念数学家约瑟夫 - 路易斯拉格朗日，好比太空“停车位”一般的存在。在它的五个特殊点中，小质量可以以恒定模式运行，两个较大的质量的引力，正好等于一个小的物体与他们移动所需要的向心力。

航天器使用拉格朗日点有何益处

拉格朗日点是空间中的位置，其中两个大体的组合重力，等于小得多的第三体所感受到的离心力。比如：地球和太阳，地球和月亮。航天器之所以能够“停放”进行观测，是因为通过力的相互作用创造了一个平衡点。喷气推进实验室的Amy Mainzer是NEOWISE的首席调查员，他表示，在2016年WISE任务结束的当前三年中，虽然航天器搜寻近地小行星表现良好，但如果航天器使用靠近地球的拉格朗日点，那么太空船能够做得会更多。

由于传统的Ka波段无线电通信速度非常快，同时L1和L2也允许拥有“巨大的带宽”，处于日心轨道（围绕太阳轨道）的太空船最终会远离地球漂移，反之，数据速率则会变得非常缓慢。来自小行星的微小红外信号，会让位于拉格朗日点的狩猎航天器特别敏感，远离太阳的干扰热和光。它可以指向各种各样的方向，不仅是非常靠近太阳外，而且它也不需要冷却剂保持冷却。比如，在2009年和2011年之间，WISE任务的第一阶段，该位置本身就允许自然冷却，詹姆斯韦伯太空望远镜便是利用L2点的热环境来帮助保持凉爽。

理解拉格朗日点最简单的方法

在五个拉格朗日点中，两个是稳定的，三个是不稳定的。稳定的拉格朗日点，标记为L4和L5，形成两个等边三角形的顶点，而这些三角形的顶点，都具有较大的质量。L4引导地球的轨道，L5跟随；不稳定的拉格朗日点，则标记为L1，L2和L3，位于连接两个大质量的线上。其实，理解拉格朗日点的最简单方法，就是采用随系统旋转的参照系。在该框架中，施加在静止身体上的力，可以从有效势中获得。其方式与从天气图推断出风速的方式非常相似，当轮廓相距很远时，力最弱；而当有效势的轮廓最接近时，力最强。

在下图的等高线图中，我们看到L4和L5对应于山顶，L1，L2和L3对应于鞍座（即，电位在一个方向上弯曲，而在另一个方向上向下弯曲的点）。这表明放置在拉格朗日点的卫星，将有一种徘徊的倾向。但是，当停在L4或L5的卫星开始从山上滚下来时，它会加快速度。在这一点上，科里奥利力发挥作用，以同样的力量导致飓风在地球上旋转 ，并将卫星送入拉格朗日点周围的稳定轨道。

五个拉格朗日点分别有什么特点

主要物体周围，有五个拉格朗日点，如行星或恒星。其中三个位于连接两个大体的线上。在距离地球约100万英里的地球和太阳之间，就是第一个点L1的位置，它提供了一个不间断的太阳视图，目前是太阳和日光层天文台卫星SOHO与深空气候观测站的所在地。而L2和地球之间的距离大概是一百万英里，并且与太阳的方向相反。此时，地球、月球和太阳背后，航天器可以清晰地看到深空。因为航天器能足够接近，以便与地球进行通信，所以，L2也是天文学的理想选择。可以将太阳，地球和月球保持在航天器后面以获得太阳能，并通过适当的屏蔽为望远镜提供清晰的深空视野。在大约23天的时间尺度上，L1和L2点是不稳定的，这需要围绕这些位置的卫星，经历正常的路线和姿态校正。

位于太阳背后的第三个拉格朗日点L3，刚好与地球轨道相对。就目前而言，科学家尚未找到这个地方的用途。如果L3上的宇宙飞船朝向或远离地球漂移，那么，它将不可逆转地朝向太阳或地球，航天器必须进行微调才能保持其轨道，就像在陡峭的山坡上几乎没有平衡的推车。但只要两个大质量之间的质量比超过24.96，L4和L5点就是稳定轨道的原点。这些点沿地球轨道，位于地球前后60度处，形成两个等边三角形的顶点，而这些三角形都具有较大的质量，例如地球和太阳，作为它们的顶点。由于这些点的稳定性，灰尘和小行星倾向于在这些区域积聚。

盖亚宇宙飞船在拉格朗日点2的新发现

欧洲航天局（ESA）盖亚宇宙飞船，和地球相聚近一百万英里，正凝视着超过十亿颗恒星的它，除了绘制这些恒星位置，还发现了新的小行星。当视角移动到正面看着这些小行星的轨道时，我们可以看到粉红色的轨道相对于光盘而言，处于一个明显的角度。早在2018年12月，盖亚宇宙飞船就发现了其中三颗有特征的小行星，它们暂时指定为2018年YK4、2018年YL4和2018年YM4，而后，又于2019年2月，发现了第四个名为2019年CZ10的小行星。最终，地面观测站也确认了这四个发现。

在下图中显示的轨道，超过了14000个已知小行星，黄色的部分是表示盖亚已经看到的小行星。而太空船最近发现的三颗小行星，则以灰色突出显示。粉红色的轨道所标志的是四个盖亚发现的物体，它们属于火星和木星轨道之间发现的小行星的“主带”。欧空局的表示，正是因为盖亚宇宙飞船位于拉格朗日点2（L2）的重力稳定点，这里和地球相聚约930000英里（150万公里），这四个太空岩石相对于太阳系平面倾斜15度或更大，所以，这个位置为航天器提供了一个很好的有利位置。在将来，也可以找到更多这样的物体，并帮助描绘它们的运动特征。不仅可以提高人们对远近空间岩石的认知，还可以给与人类如何保护地球，以免受巨大冲击的重要信息。

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