Το διαστημικό τηλεσκόπιο Webb βρίσκεται στο σημείο Lagrange L2

Το Webb εκτοξεύτηκε από την Γαλλική Γουιάνα στις 25 Δεκεμβρίου και διάνυσε απόσταση περίπου ~1.000.000 μίλια για να μπει χθες σε τροχιά γύρω από το σημείο Lagrange L2. Το «σύστημα Γη/L2» περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο ενώ το Webb περιφέρεται γύρω από το L2 όπως δείχνει η παραπάνω εικόνα. Σημειώστε επίσης ότι ο προσανατολισμός του Webb είναι τέτοιος ώστε το κάτοπτρο και τα όργανα του να προστατεύονται από την ηλιακή ακτινοβολία, εξασφαλίζοντάς τα στην ψύξη του απόλυτου σκότους. Χθες, Δευτέρα 24 Ιανουαρίου 2022, οι τεχνικοί που χειρίζονται το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb το καθοδήγησαν στην τελική του τροχιακή θέση γύρω από το σημείο Lagrange L2. Καθώς το Webb περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο, θα περιφέρεται και γύρω από το L2 περίπου μία φορά κάθε έξι μήνες. Αυτή η τροχιά θα διατηρεί το τηλεσκόπιο στην ίδια θέση σε σχέση με τη Γη και τον Ήλιο.

Οι χειριστές του Webb θα συνεχίσουν να προσαρμόζουν την τροχιά του τηλεσκοπίου γύρω από το σημείο L2 χρησιμοποιώντας τον προωθητή του περίπου μία φορά ανά 21 ημέρες. Αλλά ακόμα και με αυτές τις συχνές μικρές προσαρμογές, τα αποθέματα καυσίμου του Webb υπερβαίνουν κατά πολύ την αναμενόμενη διάρκεια της αποστολής των 10 ετών. Στην πραγματικότητα, ο Webb διαθέτει αρκετά καύσιμα για να συνεχίσει για 20 χρόνια. Με το Webb να βρίσκεται πλέον σε τροχιά γύρω από το σημείο L2, το τηλεσκόπιο – μια συνεργασία μεταξύ της NASA, της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA) και της Καναδικής Διαστημικής Υπηρεσίας (CSA) – θα υποβληθεί σε περισσότερες δοκιμές και ευθυγραμμίσεις τους επόμενους μήνες, προετοιμάζοντας τη διεξαγωγή επιστημονικών παρατηρήσεων που θα στοχεύουν στα πιο αμυδρά και μακρινά αντικείμενα στο σύμπαν. Σχετικά με το σημείο Lagrange L2 H μελέτη ενός απομονωνομένου συστήματος δυο μαζών που αλληλεπιδρούν βαρυτικά γίνεται σχετικά εύκολα στην κλασική μηχανική, τόσο που θα νόμιζε κανείς πως το πρόβλημα των τριών σωμάτων θα απαιτούσε απλά λίγη περισσότερη προσπάθεια. Όμως, σύμφωνα με ένα παλιό ρητό, δύο είναι παρέα, οι τρεις είναι πλήθος. Έτσι, το πρόβλημα των τριών σωμάτων είναι σχεδόν το ίδιο δυσεπίλυτο όσο και το γενικότερο πρόβλημα των Ν σωμάτων. Μια ειδική περίπτωση προβλήματος τριών σωμάτων είναι το σύστημα Ήλιος, Γη και ένα ανθρώπινο κατασκεύασμα, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Webb. Δεδομένου ότι οι δορυφόροι έχουν ελάχιστη μάζα σε σχέση με την Γη και τον Ήλιο το πρόβλημα αυτό μπορεί να προσεγγιστεί δίνοντας κάποιες τροχιές για τους δορυφόρους που σχετίζονται με τα σημεία Lagrange. Τα σημεία Lagrange είναι σημεία μεταξύ δύο ουράνιων σωμάτων, π.χ. Ήλιος και Γη, όπου διατηρείται βαρυτική ισορροπία. Αν σε ένα από αυτά τα σημεία τοποθετηθεί ένας δορυφόρος, θα δέχεται συνολική βαρυτική δύναμη μηδέν, αν συνυπολογιστεί βέβαια και η φυγόκεντρος δύναμη. Υπάρχουν πέντε τέτοια σημεία ισορροπίας (L1 έως L5) για ένα σύστημα όπως η Γη και ο Ήλιος. Τα σημεία Lagrange αποτελούν μια εξαιρετική θέση για δορυφόρους, καθώς απαιτούνται λίγες διορθώσεις τροχιάς για να διατηρηθεί η επιθυμητή τροχιά. Τα μικρά αντικείμενα που βρίσκονται σε τροχιά στα σημεία Lagrange βρίσκονται σε ισορροπία σε τουλάχιστον δύο κατευθύνσεις σε σχέση με το κέντρο μάζας των μεγάλων σωμάτων. Στα σημεία L4 και L5 η ισορροπία είναι ευσταθής, ενώ L1, L2 και L3 ασταθής.

H απόσταση του σημείου Lagrange L2 (και L1) του συστήματος Γης-Ήλιου απέχει από την Γη απόσταση r, που ικανοποιεί την εξίσωση (το πρόσημο συν αντιστοιχεί στο σημείο L2 και το μείον στο L1): \frac{M_{1}}{(R \pm r)^{2}} \pm \frac{M_{2}}{r^{2}}= \left( \frac{M_{1}}{M_{1}+M_{2}}R \pm r \right) \frac{M_{1}+M_{2}}{R^{3}} \,\,\,\, (1) όπου R η απόσταση Γης-Ήλιου, Μ1 η μάζα του Ήλιου και Μ2 η μάζα της Γης.(Η εξίσωση αυτή δεν δίνει την ακριβή απόσταση του σημείου L2 αφού η απόσταση Γης-Ήλιου δεν είναι σταθερή. R είναι η μέση απόσταση Γης- Ήλιου). Θεωρώντας r<