Estar atrapado aquí en la Tierra, en el fondo de este enorme pozo de gravedad, realmente apesta. La cantidad de energía que se necesita para escapar hacia la oscuridad haría que incluso el Capitán Reynolds maldijera una tormenta de gorram.
Pero la gravedad tiene una forma divertida de igualar la partitura, dando y recibiendo a partes iguales.
Hay lugares especiales en el Universo, donde las fuerzas de la gravedad se equilibran muy bien. Lugares que un sistema solar inteligente y ambicioso que abarque una civilización podría utilizar para tener un punto de apoyo en la exploración del Universo.
Los cinco puntos de Lagrange Sol-Tierra. Crédito: NOAA
Estos se conocen como puntos de Lagrange, o puntos de Lagrange, o puntos de libración, o simplemente puntos L. Llevan el nombre del matemático francés Joseph-Louis Lagrange, quien escribió un 'Ensayo sobre el problema de los tres cuerpos' en 1772. En realidad, estaba ampliando las matemáticas de Leonhard Euler.
Euler descubrió los primeros tres Puntos Lagrangianos, aunque no llevan su nombre, y luego Lagrange descubrió los dos siguientes.
Pero que son
Cuando se considera la interacción gravitacional entre dos objetos masivos, como la Tierra y el Sol, o la Tierra y la Luna, o la Estrella de la Muerte y Alderaan. De hecho, da ese último ejemplo ...
Como estaba diciendo, cuando tienes dos objetos masivos, sus fuerzas gravitacionales se equilibran perfectamente en 5 lugares. En cada uno de estos 5 lugares, podría colocar un satélite de masa relativamente baja y mantener su posición con muy poco esfuerzo.
Puntos de Lagrange Sol-Tierra. Crédito: Xander89 / Wikimedia Commons
Por ejemplo, podría estacionar un telescopio espacial o una colonia orbital y necesitaría muy poca energía, o incluso cero, para mantener su posición.
El más famoso y obvio de ellos es L1. Este es el punto que se equilibra entre la atracción gravitacional de los dos objetos. Por ejemplo, podría colocar un satélite un poco por encima de la superficie de la Luna. La gravedad de la Tierra la empuja hacia la Luna, pero la gravedad de la Luna contrarresta la atracción de la Tierra y el satélite no necesita usar mucho combustible para mantener su posición.
Hay un punto L1 entre la Tierra y la Luna, y un punto diferente entre la Tierra y el Sol, y un punto diferente entre el Sol y Júpiter, etc. Hay puntos L1 en todas partes.
L2 se encuentra en la misma línea que la masa pero en el lado opuesto. Entonces, obtendría el punto Sol, Tierra, L2. En este punto, probablemente se esté preguntando por qué la gravedad combinada de los dos objetos masivos no solo atrae a ese pobre satélite hacia la Tierra.
Es importante pensar en las trayectorias orbitales. El satélite en ese punto L2 estará en una órbita más alta y se esperaría que se quedara detrás de la Tierra, ya que se mueve más lentamente alrededor del Sol. Pero la atracción gravitacional de la Tierra la empuja hacia adelante, lo que ayuda a mantenerla en esta posición estable.
Animación que muestra la relación entre los puntos lagrangianos (rojo) de un planeta (azul) que orbita una estrella (amarillo) y el potencial gravitacional en el plano que contiene la órbita (superficie gris con contornos violetas de igual potencial). Crédito: cmglee (CC-SA 3.0)
Querrás jugar un montón de Kerbal Space Program para realmente entenderlo. Lamentablemente, tu tiempo en No Man’s Sky no te ayuda en absoluto, excepto para enseñarte que los hiperimpulsores son notoriamente meticulosos y que nunca tendrás suficiente espacio en el inventario.
L3 se encuentra en el lado directamente opuesto del sistema. Nuevamente, las fuerzas de gravedad entre las dos masas se equilibran de modo que el tercer objeto mantenga la misma velocidad orbital. Por ejemplo, un satélite en el punto L3 siempre permanecería exactamente oculto por el Sol.
Espera, espera, sé que hay un millón de pensamientos pasando por tu cerebro en este momento, pero ten paciencia conmigo.
Hay dos puntos más, los puntos L4 y L5. Estos se encuentran delante y detrás del objeto de menor masa en órbita. Formas un triángulo equilátero entre las dos masas, y el tercer punto del triángulo es el punto L4, voltea el triángulo y ahí está L5.
Ahora, es importante tener en cuenta que los primeros 3 puntos de Lagrange son gravitacionalmente inestables. Cualquier satélite colocado allí eventualmente se alejará de la estabilidad. Entonces necesitan algún tipo de propulsores para mantener esta posición.
Imagínese una montaña alta y suave, con un pico afilado. Coloque una bola de boliche en la parte superior y no necesitará mucha energía para mantenerla en ese lugar. Pero el viento que sopla eventualmente lo sacará de su lugar y bajará la montaña. Eso es L1, L2 y L3, y es por eso que no vemos ningún objeto natural ubicado en esos lugares.
Pero L4 y L5 son realmente estables. Es la situación opuesta, un valle profundo en el que tenderá a caer una bola de boliche. Y encontramos asteroides en las posiciones naturales L4 y L5 en los planetas más grandes, como Júpiter. Estos son los asteroides troyanos, atrapados en estos pozos de gravedad natural a través de la interacción gravitacional de Júpiter y el Sol.
Diagrama artístico de Júpiter y algunos asteroides troyanos cercanos al gigante gaseoso. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Entonces, ¿para qué podemos usar los puntos de Lagrange? Hay todo tipo de aplicaciones de exploración espacial y ya hay un puñado de satélites en los distintos puntos Tierra-Sol y Tierra-Luna.
Sol-Tierra L1 es un gran lugar para colocar un telescopio solar, donde está un poco más cerca del Sol, pero siempre puede comunicarse con nosotros en la Tierra.
El telescopio espacial James Webb está destinado al Sol-Tierra L2, ubicado a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Desde aquí, el Sol, la Tierra y la Luna brillantes se apiñan en un lugar diminuto en el cielo, dejando el resto del Universo libre para la observación.
El telescopio James Webb de la NASA, que se muestra en la concepción de este artista, proporcionará más información sobre exoplanetas previamente detectados. Será en Sol-Tierra L2.
Earth-Moon L1 es un lugar perfecto para colocar una estación de repostaje lunar, un lugar que puede llegar a la Tierra o la Luna con un mínimo de combustible.
Quizás la idea más de ciencia ficción es colocar enormes estaciones espaciales rotativas O’Neill Cylinder en los puntos L4 y L5. Serían perfectamente estables en órbita y sería relativamente fácil llegar a ellos. Serían los lugares perfectos para comenzar la colonización del Sistema Solar.
Gracias gravedad. Gracias por interactuar de todas las formas extrañas que lo hacen, y por crear estos trampolines que podemos usar a medida que nos acercamos y salimos de nuestro planeta para convertirnos en una verdadera civilización que abarca el Sistema Solar.
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