[우주과학] 라그랑주 포인트란?

L2는 최근 James Webb 우주 망원경의 본거지가 되었기 때문에 뉴스에서 L2에 대해 들어보셨을 것입니다. 한편, L4에는 새로운 지구 트로이 목마 소행성이 숨어 있습니다. 그러나 이 모든 것이 실제로 무엇을 의미합니까?

 

라그랑주 포인트란?

두 개의 거대한 물체가 서로 공전할 때 중력이 균형을 이루는 이 물체 주위에는 다섯 개의 위치가 있습니다. 그리고 그것은 더 작은 물체가 평형을 유지할 수 있는 라그랑주 점이라고 하는 중력 스위트 스폿에 있습니다. 따라서 지구-태양 시스템의 경우 우주선이나 자연 물체는 태양과 지구에 상대적인 위치를 유지하면서 이 라그랑주 지점에서 '호버링'할 때 태양을 공전할 수 있습니다.

지구-태양 시스템 또는 목성-태양 시스템에 대해 이야기할 때 이것은 두 물체가 상호 작용하는 방식(즉, 하나가 다른 하나를 공전함)과 관련된 라그랑주 점을 나타냅니다.

이 5개의 Lagrange 점 중 L1에서 L5까지 2개(L4 및 L5)가 안정적입니다. 즉, L4나 L5에 있는 작은 물체가 눌리면 효과적인 복원력이 생겨 이 자리로 돌아온다. 세 개의 불안정한 Lagrange 점 L1, L2 또는 L3 중 하나에서 작은 물체를 살짝 밀면 궤도를 깨고 행성간 공간으로 표류합니다.

라그랑주 점은 1772년 프랑스 수학자이자 천문학자인 Joseph-Louis Lagrange에 의해 처음으로 이론화되었습니다. 그리고 134년 후인 1906년에 목성-태양계의 이 지점에서 최초의 트로이 소행성이 발견되었습니다.

태양계에는 몇 개의 라그랑주 점이 있습니까?

5개의 라그랑주 점은 태양계의 모든 주요 천체 주위에 동일한 상대적 위치에 존재합니다. 여기서 한 천체는 더 무거운 천체를 공전합니다. 따라서 지구-태양계, 화성-태양계, 목성-태양계 등에 라그랑주 점이 있습니다. 지구-달, 화성-포보스, 목성-이오, 토성-타이탄 등의 행성과 위성에도 존재합니다. 그러나 형제 행성인 지구-화성과 같은 형제 행성에는 존재하지 않습니다. 지구도 화성도 서로 공전하지 않습니다.

5개의 라그랑주 포인트는 어디에 있습니까?

지구-태양계 주변의 5개 라그랑주 점의 위치를 ​​보여주는 그림 © NASA

 

라그랑주 점 L1, 불안정

L1은 지구와 태양 사이에 있습니다. 지구에서 약 150만km(100만 마일) 떨어져 있으며 태양을 중단 없이 볼 수 있습니다.

라그랑주 점 L2, 불안정

L2도 지구에서 150만km 떨어져 있지만 L1과 반대쪽에 있어 심우주를 연구하기에 이상적인 위치입니다. 

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라그랑주 점 L3, 불안정

L3는 태양 너머에 있으며 지구에서 라그랑주 점 중 가장 멀리 떨어져 있습니다. 

라그랑주 포인트 L4, 안정

L4는 지구보다 60° 앞서 있습니다. 즉, Earth Leading입니다. L4는 2개월 후 지구가 있는 곳입니다. 

라그랑주 포인트 L5, 안정

L5는 지구 뒤 60°, 즉 지구 후행입니다. L5는 두 달 전 지구가 있었던 곳입니다.

 

제임스 웹 우주 망원경이 L2에 있는 이유는 무엇입니까?

제임스 웹 우주 망원경(JWST) 은 2021년 크리스마스에 발사된 후 2022년 1월 24일 새로운 집인 라그랑주 점 L2에 도착했습니다. 여기에서 150만km 떨어진 이 중력적으로 특별한 위치 주위를 도는 것입니다. 향후 10년 또는 20년(또는 그 이상)은 L2 자체가 태양을 공전하면서 지구를 뒤에 두고 있습니다.

L2는 태양과 지구 반대편에 있기 때문에 JWST는 깊은 우주를 명확하게 볼 수 있습니다. 태양, 지구 및 달에서 멀어지는 방향으로 선실드를 배치하여 JWST는 광학 장치와 장비를 그늘지게 유지할 수 있으며 시야는 지구에 의해 차단되지 않습니다. 그리고 L2의 온도가 낮고 온도 변화가 크지 않기 때문에 온보드 장비가 안정적으로 유지됩니다.

James Webb 우주 망원경은 지구에서 반대 방향으로 라그랑주 점 L2를 공전하고 있습니다.

 

L2는 중력적으로 불안정하기 때문에 JWST(제임스 웹 우주망원경)는 매 3주마다 약간의 조정을 해야 하며, 이를 제자리에 유지하는 데 도움이 되도록 추진기를 태워야 합니다. JWST는 이러한 조정을 계속하기 위해 연료가 소진될 때까지 L2로 유지될 것으로 예상됩니다.

그러나 우리가 Lagrange 포인트를 유리하게 활용한 것은 이번이 처음이 아닙니다. 무엇보다도 L2는 이전에 NASA의 WMAP(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)와 ESA의 후속 플랑크 우주선의 본거지이기도 했으며 2010년과 2013년까지 둘 다 비활성화되어 태양 중심 묘지 궤도(작동 궤도에서 떨어진 궤도)로 보내졌습니다.

1995년에 발사된 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory)는 지구-태양계의 L1 주위에 후광 궤도를 돌고 있습니다. 그것은 6개월마다 L1을 공전하며 4,000개가 넘는 혜성을 발견하면서 여전히 작동하고 있습니다.

 

L3 라그랑주 포인트에 뭔가 있나요?

Earth-Sun 시스템에서 지구에서 볼 때 L3는 항상 태양 뒤에 숨겨져 있습니다. 현재 L3에 알려진 개체가 없습니다. 초기 SF 이야기에 익숙하다면, 태양 뒤에 숨겨진 지구 크기의 신비한 '쌍둥이' 행성인 행성 X에서 생명체의 침략 세력에 대한 이야기를 기억하고 있는 분도 계시겠네요~ 이상 라그랑주 포인트에 대한 포스팅이었습니다!

 

 

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