Uzay araştırmalarında ABD ile Çin arasında yeni bir ‘uzay yarışı’ kızışıyor ve Lagrange noktaları bir savaş alanı olarak karşımıza çıkıyor.
Çin, yaklaşan ay görevlerini kolaylaştırmak için ay yörüngesine yeni bir iletişim uydusu yerleştirmeye hazırlanıyor. Queqiao-2’nin 2024’ün başlarında fırlatılacak ve yer istasyonları ile Apollo Krateri’ndeki Chang’e-6 ile doğrudan iletişim sağlayacak. Queqiao-2 daha sonra 2026’da Chang’e-7 misyonları ve 2028’de Ay’ın Güney Kutbu’na yönelik Chang’e-8 misyonları için de iletişim sağlayacak.
Bu esnada NASA’da Artemis programı kapsamında planlanan Ay yörüngesindeki Gateway istasyonunun inşa çalışmaları da hızla devam ediyor. Her iki ülke de derin uzay araştırmaları için teknolojiler geliştiriyor. Bu süreçte de gözler L2 noktasına çevrilmiş durumda. Burada adı geçen L2 bir Lagrange noktasıdır. Peki Lagrange noktaları nedir ve bu noktalar ile ilgili neden bir yarış söz konusudur?
Lagrange noktaları nedir?
Bir yıldızın etrafında dönen bir gezegen mi? Sorun değil. Bir yıldızın etrafında dönen iki veya daha fazla gezegen mi var? İşte bu ciddi bir sorun. Çünkü üç cisim problemi ile karşı karşıyasınız. Üç cisim problemi, fizik ve matematikte oldukça zorlu bir bilmecedir ve doğal dünyanın ne kadar karmaşık olduğunun bir örneğidir.
Üç cisim problemi üç çekim kaynağına (üç gezegen, üç yıldız veya bunların bir kombinasyonu) sahip kapalı bir sistemin (dış kuvvetler mevcut değil) evrimi (zaman içinde değişimi) ile ilgilidir. Amaç, herhangi bir andaki üç cismin konum ve momentum değerlerini verecek bir çözüme ulaşmaktır. Ancak bu çözüme ulaşmak kolay değildir.
Sonucunda her bir cismin hareketi diğer ikisinin hareketine bağlıdır ve sistemin kütle merkezi sürekli konum değiştirir. Bu nedenle cisimlerin ilk konumlarını ve momentumlarını tam bir doğrulukla ölçmek imkansızdır. Çözümü için bazı kısıtlamalara ihtiyaç vardı. Bu üç kütleden bir tanesinin kütlesini ihmal etmek gerekliydi.
İki büyük matematikçi, Euler ve Lagrange, 1772’de Paris Bilimler Akademisi tarafından bu probleme çözümlerinden dolayı verilen bir ödülü paylaştılar. Buldukları çözüm uzayda Dünya-Ay gibi ikili sistemlerin için de özel bölgelerin var olduğunu gösterdi. Bu bölgelere yerleşen bir uzay gemisi, diğer ikisine göre konumu koruyarak yörüngede dönebilirdi. Euler bu tür üç konum buldu. Ancak Lagrange’ın analizi daha kapsamlıydı ve daha az belirgin olan iki noktayı daha keşfetti. Bu nedenle de bu noktalar günümüzde Lagrange noktaları olarak isimlendiriliyor.
Lagrange noktaları neden önemlidir?
Lagrange noktaları toplam beş tanedir. Bu nedenle noktalar L1, L2, L3, L4 ve L5 gibi isimler almaktadır. Bu Lagrange noktalarının her birinin belli bir stratejik değeri vardır, ancak bazı noktalar uzay araştırmaları açısından diğerlerinden daha değerlidir.
Yukarıdaki şema, Dünya’nın çevresindeki Lagrange noktalarını gösteriyor. İlk üç Lunar Lagrange noktası (L1, L2 ve L3) Dünya ile Ay’ı birleştiren çizgi üzerinde yer alır. L4 ve L5’in her biri bir eşkenar üçgenin üçüncü noktasını oluşturur. Bu nedenle Ay Dünya’yı çevrelerken daima 60° önünde ve arkasında durur.
Beş Lagrange noktasından herhangi birinde, bir uzay gemisi az bir çabayla iki büyük cisme göre sabit bir konumu korur. Bu nedenle uzun süreli uzay görevleri için mükemmeldirler. İlk iki nokta olan L1 ve L2, Ay’a yakınlıklarından dolayı özellikle kullanışlıdır. Ancak L2 noktası daha da önemlidir. Çünkü bu nokta Ay’ın uzak tarafının görüntülenebilmesini de sağlar. L1 ve L2’nin stratejik açıdan değerli olmasının bir başka nedeni de yörünge dinamiklerinin doğasından dolayı mükemmel ara istasyonlar olmalarıdır.
Günümüzde Lagrange L2 noktası giderek kalabalıklaşıyor
L1 noktası, Güneş’in sınırsız bir görüntüsünü sunduğu için (SOHO) tarafından kullanılıyor. Kendisi sürekli olarak Güneş’i gözlemliyor ve aldığı veriyi kolaylıkla Dünya’ya gönderiyor. James Webb, Dünya’dan 1,5 milyon km ötede bulunan L2 noktasında yer almaktadır. Aynı zamanda Herschel, Planck ve GAIA uyduları da bu noktada bulunur. L3 noktası ise Dünya’dan bakış doğrultumuza göre sürekli olarak Güneş’in arkasında olduğu için, Dünya ile iletişim sorunu dikkate alındığında, uzay aracı göndermenin ideal olmadığı bir yerdir.
Günümüzde biliyoruz ki bazı Lagrange noktalarının etrafındaki kesin dinamikler, Euler ve Lagrange’ın tahmin edebileceğinden çok daha karmaşıktır. İki nokta L4 ve L5 kararlı denge noktalarıdır. Yani L4 ve L5 noktalarındaki uzay araçlarına veya uydulara sürekli olarak yörünge düzeltmesi yapmak gerekmez. Bununla birlikte, ilk üç Lagrange noktası L1, L2 ve L3 kararsız denge noktalarıdır. Bu nedenle, o noktalara gönderilen uzay araçlarına veya uydulara birkaç haftada bir yörünge düzeltmesi yapılmalıdır.
Sonuç Olarak
Gördüğünüz gibi Lagrange noktalarını kim kontrol ediyorsa konu uzay araştırmaları, iletişim ve gözetleme olduğunda önemli bir avantaja sahip olacaktır. Bu nedenle Avrupa Uzay Ajansı gibi kuruluşlar da bu stratejik konumlara yönelik kendi misyonlarını geliştiriyor. Yeni uzay yarışının Lagrange noktalarına odaklanması büyüleyici olduğu kadar rahatsız edici de olabilir, ancak en azından bunların uzay araştırmalarını ileriye taşımak için nasıl kullanıldığını görmek ilginç olacaktır.
Lagrange noktaları hakkında daha kapsamlı bir yazı için bu yazımıza göz atabilirsiniz. Gezegenler Arası Bir Otoban: Lagrange Noktaları Nedir?
- US Congress recommends placing assets at Lagrange points to counter China. Yayınlanma tarihi: 19 Aralık 2023. Kaynak site: Ars Technica. Bağlantı: US Congress recommends placing assets at Lagrange points to counter China
- Lagrange Points Could Become Battlegrounds in a New Space Race. Kaynak site: Science Alert. Yayınlanma tarihi: 25 Aralık 2023. Bağlantı: Lagrange Points Could Become Battlegrounds in a New Space Race
- Fun Places To Hang Out In Space: What Are Lagrange Points? Yayınlanma tarihi: 9 Şubat 2022; Bağlantı: Fun Places To Hang Out In Space: What Are Lagrange Points?/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
