23 april 2021

Waar draait Gaia eigenlijk omheen? Hoe kan iets om niets draaien?

Credit: NASA

Eergisteren, op 15 januari, is de Gaia-ruimtesonde gearriveerd op haar plaats van bestemming: in een omloopbaan rondom het L2-punt van de aarde. Dat betekent dat de sterrenspeurder dus niet om de aarde draait – en ook NIET direct om de zon! Nee, Gaia zit in een omloopbaan rondom L2! Maar wat is L2 dan?

Wel, dat is een punt in de ruimte waarin de zwaartekracht van de aarde en van die van de zon elkaar min of meer opheffen. Dat is niet helemaal correct, maar laten we het niet te moeilijk maken. De aarde heeft vijf van dit soort punten en L2 is er daar één van. Maar als L2 dus een virtueel punt is, waar draait Gaia dan eigenlijk omheen? Wel, om niets! Als je inzoomt op L2 dan is daar precies niks, niet eens een massa. Hoe kan iets om niets draaien?

Wel, een Lagrangepunt is een positie in de ruimte waarin de zwaartekracht van twee massa’s, zoals de aarde en de zon, samen de centrifugale kracht van de beweging van de aarde rond de zon opheffen. Feitelijk is dit een vorm van baanresonantie en je kan een object in zo’n Lagrangepunt ‘parkeren’, waarna deze zal meebewegen met de aarde rond de zon zonder brandstof te verbruiken, periodieke kleine koerscorrecties buiten beschouwing gelaten. Hartstikke handig natuurlijk, maar als je een object gewoon in een baan rond de aarde hangt, kost dat vanaf dat moment ook geen brandstof meer. Dus waarom al die moeite?

Hier wordt één van de vele voordelen van zo’n Lagrangepunt uitgelegd: Gaia heeft een veel groter bereik! Credit: ESA

Nou, gezien vanaf het tweede Lagrangepunt staan de aarde, de zon en de maan altijd bij elkaar in de buurt. Dat betekent dat Gaia haar zonneschild kan gebruiken om haar instrumenten te beschermen tegen het licht en de hitte van alledrie deze hemelobjecten en dat tegelijkertijd! Hiermee blijft Gaia koel en houdt ze een onverstoorde kijk op de kosmos.

Overigens kan ook op natuurlijke wijze een Lagrangepunt gevuld raken. Bij Jupiter hangen maar liefst 1560 ruimterotsen in z’n L4 en L5-punten. Dit soort objecten worden Trojanen genoemd – ook Neptunus heeft er eentje en Mars heeft er zes. Maar waarom komen Trojanen alleen in de L4 en L5-punten voor? Dat komt doordat dit de enige stabiele Lagrangepunten zijn, hetgeen betekent dat objecten hier wel miljarden jaren lang op hun plaats kunnen blijven.

Okee, dat betekent dus dat de andere Lagrangepunten (L1, L2 en L3) inherent instabiel zijn. Maar geen man overboord, ruimtesondes die hier geparkeerd zijn voeren periodieke baancorrecties uit. Dit zorgt ervoor dat de ruimtesonde stabiele rondjes kan blijven draaien rondom het L2-punt (dat zelf weer om de zon draait). In werkelijkheid ligt dit veel ingewikkelder hoor: het kost gigantisch veel denkwerk om dit alles precies te berekenen. Een klein rekenfoutje en het peperdure sterrenkundespeeltje drijft langzaam weg van L2 en richting nutteloosheid.

De Lagrangepunten

Overigens worden Lagrangepunten vanwege de duidelijke voordelen steeds populairder. Naast Gaia draaien ook WMAP, Herschel en Planck rondom L2 en daar komt over een aantal jaren ook nog eens de James Webb bij. Het wordt dus steeds lastiger om een vrije baan te berekenen voor een nieuwe ruimtesonde die hier geparkeerd dient te worden.

Comments

  1. Jurgen Kobierczynski zegt

    Ik heb eens ooit een programmaatje geschreven dat gravitationele bewegingen kan simuleren.
    Met een beetje aanpassing kan ik deze bewegingen rond deze Lagrangepunten demonstreren.
    Kan een artikel uit geput worden…

    http://www.flickr.com/photos/jurgenk2/11590284073/

  2. gert1904 zegt

    Hm.

    Bij Lagrange-punten gaat het om een gróte massaverhouding tussen twéé hemellichamen die rond hun gemeenschappelijk massapunt roteren.

    Er kan dus, bijvoorbeeld, nooit sprake zijn van “het L2-punt van de Aarde” (citaat uit het artikel). Dat moet natuurlijk “Het L2-punt van Zon en Aarde” zijn.

    Het Aarde-Maan systeem heeft óók 5 Lagrange-punten.

    Een derde, relatief kleine, massa kan rond zo’n Lagrange-punt veilig koersen.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: