圖1：5個(gè)拉格朗日點(diǎn)位置關(guān)系圖?

?

圖2：嫦娥二號(hào)奔向L2點(diǎn)軌跡模擬圖?

?

圖3：地球、月球和“鵲橋”的位置關(guān)系圖?

茫茫蒼穹中，有一顆衛(wèi)星，她的名字叫“鵲橋”，是我國(guó)嫦娥四號(hào)中繼通信衛(wèi)星?！谤o橋”于2018年5月21日發(fā)射，使命是常駐浩瀚太空中的拉格朗日L2點(diǎn)，為月球上的“嫦娥”和地球上的居民搭建一座用于通信聯(lián)系的“橋梁”。

拉格朗日點(diǎn)到底是什么點(diǎn)？拉格朗日點(diǎn)L2又在天空的什么方向？

在宇宙中，有一個(gè)特殊的位置，一個(gè)小天體位于該地方，在太陽(yáng)、地球兩大天體引力的作用下，小天體還能保持相對(duì)靜止。我們把這個(gè)位置，稱(chēng)為拉格朗日點(diǎn)。在數(shù)學(xué)上，拉格朗日點(diǎn)是一個(gè)限制性三體問(wèn)題的特殊解，共5個(gè)，分別記為L(zhǎng)1，L2，L3，L4，L5。拉格朗日點(diǎn)也稱(chēng)平動(dòng)點(diǎn)。1767年，瑞士數(shù)學(xué)家歐拉計(jì)算出3個(gè)平動(dòng)點(diǎn)。1772年，歐拉的學(xué)生，法國(guó)數(shù)學(xué)家拉格朗日計(jì)算出剩下2個(gè)平動(dòng)點(diǎn)。（拉格朗日點(diǎn)在宇宙的位置如圖1所示）

2010年10月1日，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，順利進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道。她是嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)的開(kāi)路先鋒，其目的地是拉格朗日點(diǎn)L2。她先對(duì)月球表面的環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，為嫦娥三號(hào)衛(wèi)星在月球上的著陸區(qū)進(jìn)行高清晰度成像探測(cè)。任務(wù)完成后，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星于2011年6月9日從月球軌道出發(fā)，在浩瀚的太空飛行76個(gè)晝夜才抵達(dá)拉格朗日點(diǎn)L2，并繞其緩緩飛行一周,為“鵲橋”探測(cè)L2附近區(qū)域的太空環(huán)境和通信測(cè)試（見(jiàn)圖2）。任務(wù)結(jié)束后，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星繼續(xù)向宇宙更遠(yuǎn)的深空飛行。2012年12月13號(hào)，嫦娥二號(hào)在距地球700萬(wàn)公里深空處偶遇小行星4179(圖塔蒂斯)，她們倆交會(huì)最近距離3.2公里，真是擦肩而過(guò)。而且嫦娥為美麗的圖塔蒂斯進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)100秒的拍攝，給我們地球傳回來(lái)了圖塔蒂斯美麗的倩影。

L1和L2是離地球最近的兩個(gè)拉格朗日點(diǎn)。如果我們要觀測(cè)太陽(yáng)的活動(dòng)規(guī)律或者對(duì)地球全方位拍攝，L1是最佳位置。如果我們做其他科學(xué)考察，一般選擇離地球近，受太陽(yáng)離子風(fēng)危害要小的L2處。在L2附近區(qū)域，衛(wèi)星在地球和太陽(yáng)的作用下，幾乎是靜止的，只需要消耗極少的燃料即可長(zhǎng)期駐留。因此，L2是人類(lèi)太空探測(cè)器、天體望遠(yuǎn)鏡定位的理想位置，在工程和科學(xué)上具有重要意義。L2是國(guó)際深空探測(cè)的熱點(diǎn)。例如，在L2附近，安置了美國(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)。在不久的將來(lái)，在L2附件區(qū)域會(huì)有更多人類(lèi)的杰作。

我國(guó)的“鵲橋”中繼衛(wèi)星位于L2的動(dòng)態(tài)平衡軌道上（見(jiàn)圖3）。這個(gè)軌道實(shí)在得天獨(dú)厚，可為整個(gè)月球背面提供中繼，成為月球著陸器與地球通信的信使。

嫦娥奔月是我國(guó)的古老神話(huà)，也是中華民族的偉大夢(mèng)想。2004年，中國(guó)正式開(kāi)啟 “嫦娥工程”。“嫦娥工程”分三步走，即“繞”、“落”、“回”。

我國(guó)航天人通過(guò)不懈地努力，從2010年到2020年十年時(shí)間里相繼成功地發(fā)射了嫦娥一號(hào)、嫦娥二號(hào)、嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)和嫦娥五號(hào)衛(wèi)星。嫦娥五號(hào)衛(wèi)星從拉格朗日L1點(diǎn)登月，并從月球上帶回了約2公斤美麗的月壤。這2公斤的月球禮物，標(biāo)志著我國(guó) “嫦娥工程”的圓滿(mǎn)收官！拉格朗日點(diǎn)，為人類(lèi)探索宇宙，提供了極大的幫助！

銀河灣灣，鵲橋翩翩，地月聯(lián)通一線(xiàn)牽。

牛郎織女無(wú)幽怨，柔情似水，佳期天天。

拉格朗日點(diǎn)，圓夢(mèng)人間。

（作者文鳳春系華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院副教授，王運(yùn)系華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授）

歡迎掃碼入群！

深圳科普將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的活動(dòng)和科普好物！