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俄美要合造新空間站,搶佔地月系這個地點才是主因,優勢無處可比

隨著宇航技術的不斷進步,人類也在越來越多地把眼光望向太空,雖然地球上各個國家之間都有國界,但是太空是一個無國界的地方,誰先到達某個地點,就可以對別國說自古以來,所以未來國家間的競爭和資源利用,將從地球延伸到太空。

就在幾天前,俄羅斯聯邦航天局負責人伊戈爾?科馬羅夫在澳大利亞舉行的2017年國際宇航大會上表示欲和美國一起構建環繞月球運行的空間站,兩國已經同意在月球軌道上建造一個新的空間站,名為「深空通道」(Deep space Gateway),並補充說,第一個艙室可以在2024年到2026年之間做好準備。

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那麼美俄為什麼要建立這樣一個空間呢?目前以俄美主導的國際空間站仍在安全運行,至少還有五年的可運行時間,而且比月球空間站距離地球更近,如果不準備建設月球基地和走向太陽系深空的話,建立月球空間站實在沒有多大的必要,以目前美俄兩國的太空計劃來看,兩國並沒有建立月球基地,進行長期月球考察,以及走向深空的計劃。所以可以說,美俄兩國共建這個空間站的主要目的之一,就是想先期佔有地月拉格朗日點(L2點)。

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可能很多人都不知道拉格朗日點是怎麼回事,這裡先簡單科普一下。拉格朗日點是指宇宙中兩大天體之間形成的引力穩定點,也可以說是兩大天體的引力特殊作用點,如果一個物體處在這個點上,將會出現一些特殊的現象,比如狀態穩定,如果是衛星等飛行器的話,則可以比較好的保持狀態和節省燃料等。

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拉格朗日點的最早提出者是18世紀法國數學家、力學家和天文學家拉格朗日,他在1772年發表的論文「三體問題」中,為了求得三體問題的通解,他用了一個非常特殊的例子作為問題的結果,即:如果某一時刻,三個運動物體恰恰處於等邊三角形的三個頂點,那麼給定初速度,它們將始終保持等邊三角形隊形運動,並且通過幾何圖形給出了拉格朗日點的位置。因為三角形是最穩定的結構,而等邊三角形是三角形結構中最穩定的,所以往往是處於拉格朗日點上的物體最穩定,而不處於拉格朗日點上的物體都是不穩定的。下面用示意圖來介紹一下這種奇異點,其在天體運動系統中有5個,用字母L表示。L1、L2和L3在兩個天體的聯線上,為不穩定點。如一個物體在這些點上稍微挪動一下,就會離去,不再複位。L4、L5是穩定點。一個物體在此點上稍有移動,不會脫離,而是繞這個點作往返擺動,因此又稱作拉格朗日平動點。

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每兩大天體間都有五個拉格朗日點,這些點會距離質量較小的天體比較近。拉格朗日點的首次證明是在1906年,當時天文學家發現了第588號小行星和太陽正好等距離,並且同木星幾乎在同一軌道上超前60°運動,它們一起構成了運動著的等邊三角形。不久後(同一年)發現的第617號小行星也在木星軌道上落後60°左右,構成第2個拉格朗日正三角形,隨著人們對太陽系的了解,以及後來人造衛星等航天器的發射,人們發現了越來越多的拉格朗日點現象,甚至在微觀世界中也是如此。

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拉格朗日點在現代宇航領域的應用也很廣泛,比如發射太陽同步衛星或地球同步衛星的話,最理想的位置就是日地或者地月拉格朗日點,特別是L2點最為理想,我國嫦娥2號月球探測器就曾經成功繞行過地月系的拉格朗日L2點,對其特徵進行了初步的實地探索。

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再如這次俄美要建設的「深空通道」月球空間站,該空間站要運行的位置就極其有可能是處在地月拉格朗日點L2點上,要知道這個拉格朗日點是地球軌道附近最好的拉格朗日點,無論是距離還是穩定性都是獨一無二的,所以很多國家和國際組織的宇航部門都虎視眈眈,但是迫於財力和技術還都無法將其佔有,所以俄美聯合建立月球空間站的舉動,其目的之一也是想在這個最好的「奇異點」上放上一個月球空間站,以在今後的宇航活動中搶佔制高點、話語權和主動權,這也很可能是是美俄看到了將來在這個拉格朗日點上的太空競爭活動會很激烈,所以先下手為強的一種打算。因為這兩國的宇航部門其實都對在地-月L2上建立空間站的想法由來已久,但是各自建設的話又耗資太大,技術上也有一些難題,所以還不如選擇合作,起碼之後能共同分享。

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