魅力科技life|地月间连线的平动点是否改变?,三体问题:太阳摄动下的地月系统

天体运动是深空探测的主要研究方向之一 , 尤其是小天体在多天体力场中的运动目前正成为深空探测任务中的研究热点 。 其中研究最多、应用最广的当数二体问题和三体问题 , 尤其是三体问题 , 因其特殊的力学特性 , 正得到越来越广泛的应用 。
而月球自1958年后 , 便一直是世界各国重点研究的一个天体 , 先后也曾向月球发射了超一百多个的月球探测器 , 从月球的地形引力场、磁场、月壤等 , 到如今的地、月、日三体系统的研究 , 让月球探测越发的热闹起来 。
月球在太空中所处的位置比较特殊 , 月球是地球的一个天然卫星 , 又是太阳系中的一颗行星 , 同时因为地、月、日三个天体的相互作用 , 所以其特殊的位置决定了它的研究价值 。
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三体运动
什么是三体问题?
三体问题 , 主要是指任何一个相互旋转的两大天体和一个小天体所组成的系统 , 其中小天体的质量很小 , 对两大天体的运动几乎没有影响 。 最典型的三体问题就是地、月、日三个天体了 , 月球是地球的一颗卫星 , 相对于太阳的运动来说 , 几乎可以忽略月球引力的影响 。
地、月、日三个天体中 , 太阳的质量最大 , 可以说在太阳系中的天体 , 都会受到太阳引力的作用 , 而月球的运动轨迹也会受到太阳的影响 , 在三体运动中 , 尽管太阳的质量最大 , 但因为距离太远 , 所以月球受到地球引力最大 , 太阳引力次之 , 甚至太阳引力因为地球对月球的引力作用下 , 影响很小 。
但太阳引力的影响再小 , 月球的运动轨迹也会受到影响 , 那对于地月系统间的平动点又是否会有影响呢?
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地球和月球
什么是地月系统的平动点?
【魅力科技life|地月间连线的平动点是否改变?,三体问题:太阳摄动下的地月系统】地月系统的平动点是指地球和月球之间引力的平衡点 , 是通往月球、火星或更远深空探测的一个通道 , 而地月平动点中建造一个空间站 , 相当于月球空间站 , 这个空间站可以作为深空探测的中转站 , 不仅能够向深空发射探测器、月球着陆器 , 甚至还能为后续可能建成的月球基地起到维修保养的作用 。
尤其是当今世界航天的发展 , 地面观测和地球轨道上的探索已经无法满足当前空间探测的发展了 , 而地月系统中的平动点或将成为未来天基观测平台和通讯中继站 , 以此来更好的服务深空探测 。
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地月平动点
地月间连线的平动点是否改变?
地月系统的平动点的研究对象主要是集中在月球上的平动点上 , 但地月系统的平动点不存在传统意义上的平动点 , 因在太阳摄动的影响下 , 地月系统的平动点会发生微小的变化 , 并不会固定在一个点上 , 平衡的位置都是瞬时的 。
相对于地月二体系统而言 , 整体可以看做是一个封闭的系统 , 在整个系统内 , 引力、离心力、潮汐力都是相互作用的 , 而整体系统的总动量守恒 。 地月二体系统构成的整体相对于太阳 , 又重新构建一个新的二体系统 。
而对于天体运动中的二体系统 , 在其连线处 , 会有一个平动点 , 因为天体不是完整且规则的圆形 , 所以这个平动点是会变化的 , 不过总体而言 , 都是围绕着一条非线性回归线而变动 , 所以 , 相对而言 , 地月地铁系统的平动点还是在那一个区域 。
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太阳系
总结来说 , 地、月、日三体系统中 , 尽管月球受到太阳引力的作用 ,, 在每一个时刻 , 地、月二体系统会重新构建一个与平动点位置不同的平衡点 , 但这些平衡点不会偏离平动点位置太远 , 稳定性也与平动点保持一致 , 甚至可以通过数学计算 , 算出这些新构建的平衡点的区域大致在哪个范围 。