La pregunta reciente ¿Cuánto blindaje contra la radiación se requeriría para un hábitat en Mercurio-Sol L5? me hizo pensar Hay una gran cantidad de desventajas y desafíos para construir o colocar una gran estructura artificial mucho más cerca del Sol que a la distancia de la órbita de la Tierra, y la única ventaja que se me ocurre es que tendrías una gran cantidad de energía solar. energía disponible para hacer frente a esos desafíos.
Pero también me preguntaba si existe alguna expectativa de que haya algún beneficio significativo al colocar algo en uno de los puntos de libración triangular de Mercurio Sol-Mercurio L4 o L5 en comparación con simplemente colocarlo en una órbita heliocéntrica e ignorar a Mercurio por completo, excepto, por supuesto. por no ser golpeado por ella.
Así que elegí un punto en el espacio que sigue la órbita de Mercurio, excepto que lo sigue por 1/6 de un período, el equivalente temporal aproximado de seguir por 60° sería para una órbita circular. Luego calculé la aceleración que experimentaría desde Mercurio, Venus y la Tierra durante cinco años, y resulta que las "perturbaciones" de Venus y la Tierra son siempre más fuertes y, a menudo, mucho más fuertes que cualquier efecto guía o estabilizador de Mercurio.
Pregunta: Entonces me pregunto, ¿tiene sentido hablar de los puntos de libración triangulares de Mercurio (L4, L5)? Además de la pregunta vinculada, ¿alguna vez ha habido alguna misión propuesta o incluso una discusión seria sobre estos lugares? ¿O es mejor considerarlos como pistas falsas mecánicas orbitales?
a continuación: secuencia de comandos de python y resultados utilizando el paquete Skyfield . Los puntos en la última gráfica son years = 2024.14
cuando Venus se acerca más que Mercurio.
class Ob(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from skyfield.api import Loader, Topos, EarthSatellite
load = Loader('~/Documents/YourNameHere/SkyData')
data = load('de421.bsp')
ts = load.timescale()
days = np.arange(365.2564*5)
times = ts.utc(2020, 1, days)
times_trailing = ts.utc(2020, 1, days-88./6)
years = 2020 + days/365.2564
names = ['sun', 'mercury', 'venus',
'earth barycenter', 'mars barycenter',
'jupiter barycenter', 'saturn barycenter',
'uranus barycenter', 'neptune barycenter']
obs = []
for name in names:
ob = Ob(name.split()[0])
obs.append(ob)
ob.ob = data[name]
for ob in obs:
ob.pos = ob.ob.at(times).ecliptic_position().km
if ob.name == 'mercury':
ob.pos_trailing = ob.ob.at(times_trailing).ecliptic_position().km
sun, mercury, venus, earth, mars = obs[:5]
jupiter, saturn, uranus, neptune = obs[5:]
GMs = [1.32712440018E+20, 2.2032E+13, 3.24859E+14,
3.986004418E+14 + 4.9048695E+12,
4.282837E+13, 1.26686534E+17, 3.7931187E+16,
5.793939E+15, 6.836529E+15]
for ob, GM in zip(obs, GMs):
ob.GM = GM
for ob in obs:
rsq = ((ob.pos - mercury.pos_trailing)**2).sum(axis=0)
ob.F = ob.GM / rsq
ob.r = np.sqrt(rsq)
if 1 == 1:
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(2, 1, 1)
for ob in obs[1:4]:
ax.plot(years, ob.F, label=ob.name)
# ax.legend()
ax.set_title('acceleration (m/s^2)', fontsize=16)
ax.get_xaxis().get_major_formatter().set_useOffset(False)
ax.text(2020.2, 0.01, 'Mercury')
ax.text(2020.2, 0.04, 'Earth')
ax.text(2020.2, 0.13, 'Venus')
ax = fig.add_subplot(2, 1, 2)
for ob in obs[1:4]:
ax.plot(years, ob.r, label=ob.name)
# ax.legend()
ax.set_title('distance (m)', fontsize=16)
ax.get_xaxis().get_major_formatter().set_useOffset(False)
ax.text(2020.2, 0.4E+08, 'Mercury')
ax.text(2020.2, 0.7E+08, 'Venus')
ax.text(2020.2, 2.2E+08, 'Earth')
fig.suptitle("in Mercury's orbit trailing by 88/6 days", fontsize=16)
plt.show()
if 1 == 1:
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(1, 1, 1)
for ob in obs[1:4]:
x, y, z = ob.pos
ax.plot(x, y)
i = np.argmax(venus.F)
for ob in obs[1:4]:
x, y, z = ob.pos
ax.plot(x[i:i+1], y[i:i+1], 'ok')
x, y, z = mercury.pos_trailing
ax.plot(x[i:i+1], y[i:i+1], 'or')
x, y, z = sun.pos
ax.plot(x, y, '-k', linewidth=4)
ax.set_xlim(-2E+08, 2E+08)
ax.set_ylim(-2E+08, 2E+08)
# ax.legend()
ax.set_title('ecliptic projection (m)', fontsize=16)
fig.suptitle("in Mercury's orbit trailing by 88/6 days", fontsize=16)
plt.show()
Tienes razón, los puntos de libración Sol-Mercurio (los cinco) son meras curiosidades matemáticas de un hipotético sistema de dos cuerpos. Como ha calculado, los efectos gravitatorios reales de Venus y la Tierra (ambos mucho más grandes que Mercurio, pero también más lejos) hacen que la aproximación de dos cuerpos sea "menos que útil" para cualquier sistema del mundo real.
Incluso los puntos de libración estables de la Tierra y la Luna (siendo L5 el más conocido) no son exactamente útiles: si lee las discusiones sobre las colonias espaciales de la Alta Frontera de O'Neill , notará que no se sientan en (por ejemplo) L5, pero más bien sigue órbitas en forma de mancuerna a su alrededor debido a la gravedad del Sol. Incluso eso es una aproximación porque no tiene en cuenta la gravedad de los otros planetas, pero su efecto es en gran medida inundado por la gravedad del Sol y generalmente se deja fuera de las discusiones actuales donde las colonias son (actualmente) solo estudios de diseño. Sin embargo, una vez que haya varias colonias en L5, puedes apostar a que su administración tomará cada¡Tenga en cuenta el efecto que pueden medir para asegurarse de que no haya colisiones!
EDITAR
Los cálculos que derivó Lagrange que llevan su nombre son para un sistema de dos cuerpos , y como sus propios resultados indican, Mercurio y el Sol no pueden considerarse un sistema de dos cuerpos debido a otros objetos masivos cercanos: Venus y la Tierra. Por lo tanto, los cálculos de Lagrange no son aplicables y, como resultado , L1 - L5 básicamente no existen con respecto a Mercurio.
La Referencia 1, citando la Referencia 2, informa que los hipotéticos asteroides de tipo troyano son invariablemente inestables en los puntos propuestos de Mercurio L4 y L5, mientras que las libraciones estables del punto de Lagrange al menos durante millones de años están disponibles en los puntos L4/L5 de Venus y Venus. Tierra (+ Luna). Las predicciones se hicieron en la década de 1990. El descubrimiento de los troyanos de la Tierra y Venus, pero no (hasta ahora) de ningún troyano de Mercurio, parece corroborar las predicciones.
Si es cierto, significa que los puntos L4 y L5 de Mercurio no tienen ningún significado celestial real, ya que no podrían atrapar asteroides en libración.
Referencias
1. R. Dvorak y J. Henrad, The Dynamical Behavior of our Planetary System: Proceedings of the Fourth International Alexander von Humboldt Colloquium on Celestial Mechanics , 17-23 de marzo de 1996 (Springer Science & Business Media, 1997), p. 160.
2. S. Mikkola y K. Innanen, "Una exploración numérica de la evolución de las órbitas de asteroides de tipo troyano". Astron. J., 104 (1992), 1641–1649.
russell borogove
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hombre del templo
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Cornelis