Lagrange Points

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하나의 큰 천체와 하나의 작은 궤도 천체(예: 행성과 위성, 항성과 행성, 또는 이중 행성이나 쌍성)가 있는 모든 계에서, 훨씬 작은 천체(예: 우주선, 거주지, 더 작은 위성)가 다른 두 천체를 기준으로 고정된 위치를 유지할 수 있는 다섯 점.

라그랑주 점은 두 큰 천체 사이에 생기는 다섯 지점이다. 이곳에서는 큰 천체들의 중력이 두 천체와 함께 회전하는 데 필요한 구심력과 정확히 맞아떨어진다. 수학적으로는 삼체 문제의 섭동 해에 해당한다. 이 점들에서 작은 궤도 천체는 두 개의 더 큰 질량으로부터 일정한 거리에서 궤도를 돌 수 있다.

L1 - 중력 인력이 서로 상쇄되는 두 천체 사이의 점 (지구-달 공간의 경우 - 지구로부터 325,000킬로미터, 달로부터 56,000킬로미터).

L2 - 천체 중 하나의 반대편에 있는 점으로, 구성 힘들이 결합되는 곳 (지구-달 공간의 경우 - 지구로부터 447,000킬로미터, 달로부터 67,000킬로미터).

L3 - 천체의 궤도에서 천체 정반대편에 있는 점 (지구-달 공간의 경우 - 지구로부터 380,000킬로미터, 달로부터 760,000킬로미터).

이 세 점(L1, L2, L3)은 불안정하다. 안장 모양의 중력 골짜기와 같아서, 두 큰 천체의 축에 수직으로 밀려난 천체는 다시 축 쪽으로 끌려온다. 반면 축을 따라 밀려나면 그 변위가 끝없이 커질 수 있으므로, 이들은 불안정 평형점으로 불린다.

L4 - 두 큰 질량과 정삼각형을 형성하는 두 개의 안정적인 라그랑주 점 중 하나. 지구-달 공간에서 이것은 달의 동쪽 60° (즉, 지구의 자전 방향 또는 반시계 방향)에 있는 점으로, 지구 주위 궤도에서 달을 앞선다.

L5 - 또 다른 안정적인 라그랑주 점. 지구-달 공간에서는 달의 서쪽 60° (시계 방향)에 있는 점으로, 지구 주위 궤도에서 달을 뒤따른다.

L4와 L5는 각각 그릇 모양의 중력 계곡으로, 어느 방향으로든 변위된 천체가 중심으로 돌아오므로 안정 평형점으로 알려져 있다. 이들은 트로이 점으로도 알려져 있다.

라그랑주 점이라는 이름은 이를 처음 설명한 구 지구 산업 시대(Industrial Age)의 이탈리아-프랑스 수학자 조제프루이 라그랑주에서 따왔다. 그는 테라젠 기준 233-156 BT (1736-1813 c.e.)에 살았다. 라그랑주의 이론은 한 세기 후 63 BT (1906 c.e.)에 목성 궤도에서 트로이 소행성이 발견되면서 확인되었는데, 정확히 목성이 달이고 태양이 지구였다면 L4와 L5가 있었을 위치였다. 이 발견이 당시 매우 중대했기 때문에, 오늘날까지도 모든 궤도의 L4와 L5 점은 천문학자들에 의해 선행 또는 후행 트로이 점으로 불린다.

라그랑주 섭동점은 궤도 우주 거주지를 건설할 때 매우 중요하다. 대형 구조물이 머물 안정적인 위치를 제공해, 비용이 많이 드는 궤도 수정에 추진 질량을 거의 쓰지 않고도 정지 위치를 계속 유지할 수 있기 때문이다. 또한 모천체로부터 거리와 속도 변화(델타V) 측면에서 최적의 위치를 차지한다. 총 속도 변화의 대부분(초당 약 8.6킬로미터 또는 총 초당 12.7킬로미터 델타V의 3분의 2)이 저궤도에 도달하는 데 소비되기 때문에, 동일한 용이성으로 라그랑주 식민지 중 어느 곳으로든 이동하거나 그 사이를 이동할 수 있다. 이 두 가지 이유로 이들은 우주 엔지니어와 개발 기업들에게 매우 귀중하게 여겨진다.

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