? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 劉忠戰(zhàn)
? ? 我們?cè)诘孛嫔贤＼?chē)臭蚁，習(xí)慣找一小塊“平地”最铁，因?yàn)椴挥脫?dān)心小車(chē)脫剎后會(huì)自動(dòng)“游走”。假如能找到一塊小凹地垮兑，將車(chē)停在凹地底部冷尉，那就更不用擔(dān)心車(chē)子脫剎被大風(fēng)“推走“。人們不選擇在斜坡上停車(chē)系枪，道理很簡(jiǎn)單雀哨，因?yàn)槟抢锸请S時(shí)可能滑走的地方。下圖中的在A(yíng)私爷、B點(diǎn)雾棺，都可以停放小球，但唯獨(dú)不能放在斜坡衬浑。
? ? 如果將這種低凹地可以穩(wěn)定停車(chē)的原理用于太空中火箭的停泊捌浩，那問(wèn)題就變成在太空能否能找到一塊“空間”，供火箭的停畄工秩，不受外力作用而自動(dòng)游走尸饺？火箭能在太空“停車(chē)”嗎？
? ? 眾所周知助币，看似虛無(wú)的太空浪听，其實(shí)充滿(mǎn)著周邊星體延伸過(guò)來(lái)的“萬(wàn)有引力”，引力象一張無(wú)形的網(wǎng)奠支，從不同方向牽拉著飛行中的火箭馋辈，火箭要么順著引方向飛過(guò)去，掉落在某個(gè)星體上倍谜，要么保持一定的速度迈螟，用飛弧線(xiàn)產(chǎn)生的離心力來(lái)平衡引力叉抡，保持一種自由飛行狀態(tài)，在太空答毫，能否找到不受力褥民、可以停下來(lái)的地方？
? ? 一位法國(guó)天文學(xué)家洗搂、數(shù)學(xué)家拉格朗日（1736－1813）研究過(guò)這個(gè)有趣的問(wèn)題消返，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)有多個(gè)星體同時(shí)作用于飛行體時(shí)，空間會(huì)出現(xiàn)特殊的小區(qū)域耘拇，星球的引力會(huì)在該區(qū)域取得相互平衡而使合力為零撵颊，類(lèi)似于地面上的“小平臺(tái)”或“小凹地＂，這些點(diǎn)正是我們要尋找的“太空停車(chē)場(chǎng)”惫叛。天文學(xué)稱(chēng)這樣的點(diǎn)為拉格朗日點(diǎn)倡勇。下圖表示在太陽(yáng)和地球共同作用下，形成的五個(gè)特殊的格朗日點(diǎn)嘉涌。
? ? ＜地日系拉格朗日L1～L5點(diǎn)＞
? ? 十七世紀(jì)中葉妻熊，牛頓揭示了萬(wàn)有引力，緊隨其后仑最，拉格朗日在思考宇宙“三體引力場(chǎng)”問(wèn)題時(shí)扔役，發(fā)現(xiàn)引力方程組在簡(jiǎn)化條件下可得到五個(gè)“特解”。簡(jiǎn)化條件是：三個(gè)天體同處于同一個(gè)平面警医，相對(duì)位置固定亿胸，其中有一個(gè)小天體，忽略它對(duì)另兩大天體的作用力法严，這樣會(huì)求出五個(gè)力的平衡點(diǎn)（即上圖的L1～L5）损敷，太陽(yáng)系里每個(gè)行星都與太陽(yáng)有相對(duì)固定的位置關(guān)系，所以軌道平面上都有5個(gè)平衡點(diǎn)深啤，這里所說(shuō)的平衡，是指兩個(gè)大天體的引力和小天體隨大天體系統(tǒng)同步公轉(zhuǎn)的慣性力三者的矢量平衡路星。我們的地球和月亮組成了“地月系”溯街，在嫦娥登月工程中就曾成功地利用了月背的L2點(diǎn)，駐畄了鵲橋通訊衛(wèi)星洋丐，攜助嫦娥月背著陸立了大功呈昔。L2位置是一個(gè)A類(lèi)平衡點(diǎn)（平臺(tái)型），駐畄在那里幾乎消耗能量很少友绝，所以長(zhǎng)期畄守堤尾，以后會(huì)為更多的探月工程服務(wù)。
（有關(guān)L2點(diǎn)位置的推算法迁客，請(qǐng)畄意本作者另文《嫦娥登月活鵲橋》）
? ? ＜L1～L5點(diǎn)的力場(chǎng)等位線(xiàn)圖＞
? ? 為了更清晰地表達(dá)五個(gè)平衡點(diǎn)的力埸分布郭宝，通常用力場(chǎng)等位線(xiàn)來(lái)表示（上圖）辞槐，象看地圖上的等高線(xiàn)一樣，容易看出粘室，L1榄檬、L2、L3屬于A(yíng)類(lèi)小區(qū)衔统，它是高勢(shì)點(diǎn)上的小平臺(tái)鹿榜，是一種暫穩(wěn)區(qū)，若受到某種干撓锦爵，也會(huì)有游離的趨勢(shì)舱殿，需要適時(shí)修正，才不至于游離险掀。日地系的L1和L2 點(diǎn)被廣泛用于航天器的長(zhǎng)期駐畄沪袭。因?yàn)槿盏叵档腖2 點(diǎn)藏在地球的背影里，不受陽(yáng)光的干撓迷郑，在太空微信號(hào)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中枝恋，它是最理想的駐畄地。美國(guó)宇航局的威爾金森微波各向異性探測(cè)器和歐洲航天局的赫歇爾天文臺(tái)嗡害，就充分利用了日地系L2 點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)焚碌，成功駐畄並展開(kāi)試驗(yàn)。以后霸妹，詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡也會(huì)在前往此處駐畄十电。
＜地球背面L2點(diǎn)的威爾金森探測(cè)器＞
? ? 更有趣的現(xiàn)象是L4、L5這種B類(lèi)凹地區(qū)叹螟，它不僅能停車(chē)鹃骂，而且有動(dòng)態(tài)鎖定車(chē)位的功能，它象是一個(gè)平緩的陷阱罢绽，會(huì)自動(dòng)收集在太空流浪的小行星畏线，將它們鎖定在自已的小范圍內(nèi)。
＜木－日系L4良价、L5小行星會(huì)聚區(qū)＞
? ? 也就是說(shuō)L4寝殴、L5有捕獲功能，早在1772 年明垢，拉格朗日就曾預(yù)言蚣常，在太陽(yáng)—木星組成的木日系中，L4 痊银、L5點(diǎn)抵蚊，可能已存在被捕獲的小天體。這一猜想果然在1906 年被德國(guó)天文學(xué)家馬克思洛夫所證實(shí)，他用照相法發(fā)現(xiàn)了位于L4 點(diǎn)有顆小行星贞绳。后來(lái)又逐漸發(fā)現(xiàn)了一大群同類(lèi)型被捕獲的小行星谷醉，注意上圖，在火－木軌道之間有一個(gè)布滿(mǎn)白點(diǎn)的環(huán)帶熔酷，那是太陽(yáng)系形成之初尚未被大行星吸附凝聚的小行星帶孤紧，但圖的下方和右上方有兩個(gè)白點(diǎn)群，這便是木日系的L4拒秘、L5捕獲區(qū)号显，命名為“特洛依群”，人們將這類(lèi)小行星統(tǒng)稱(chēng)為特洛伊小行星（希臘神話(huà)中的詭異人物）躺酒。在科幻作品中押蚤，這兩個(gè)特殊點(diǎn)常被神化，是藏神納鬼的太一角羹应。太陽(yáng)系每個(gè)行星與太陽(yáng)間都會(huì)有對(duì)應(yīng)的L1～L5點(diǎn)揽碘，這樣算下來(lái)太陽(yáng)系的停車(chē)點(diǎn)應(yīng)了實(shí)有四五十個(gè)，其中木星質(zhì)量最大园匹，軌道遠(yuǎn)離太陽(yáng)雳刺，所以L(fǎng)4、L5區(qū)的捕獲功能最為清晰裸违。
? ? 在太空探測(cè)日益頻繁的今天掖桦，四五十個(gè)拉格朗日點(diǎn)將會(huì)為旅行在漫漫長(zhǎng)路上的飛船提供一個(gè)安全的服務(wù)區(qū)」┭矗或許能為太空旅客提供撿修枪汪、加油、小息的場(chǎng)所怔昨，也許有一天發(fā)射探測(cè)木星雀久、土星、甚至飛出太陽(yáng)糸奔向半人馬座的另一個(gè)太陽(yáng)的火箭趁舀，會(huì)在地日系的L2站上出發(fā)赖捌，因在那里已經(jīng)具備了第二宇宙速度，稍事加力矮烹，就會(huì)飛出太陽(yáng)系巡蘸。
? ? ? ? ? ? ? ? ? 2020－8一1
