Приветствую вас, мои космические друзья. В 1772 году французский математик Жан Луи Лагранж, путем расчетов, предсказал существование точек в пространстве динамической системы из двух массивных тел и третьего тела с пренебрежимо малой массой, в которых сумма гравитационных сил и центробежной силы, действующих на третье тело, равна нулю. Тело в этих точках может оставаться относительно неподвижным.
Точки Лагранжа или если угодно - точки либрации (они же L-точки) в системе Земля-Луна и Солнце-Земля не являются неким стационарным местом космического пространства. Использование точек либрации было предложено в качестве перевалочных пунктов для космических перевозок, а также в качестве мест где могут быть размещены спутники радиорелейной связи, космические обсерватории и различные научные зонды.
В 1999 году секретная общенациональная исследовательская группа НАСА - Decadal Planning Team (DPT), которая была создана Управлением по бюджету и управлению при администрации президента Клинтоне, определила, что ключевой целью НАСА на начало XXI века станет размещение астрономических обсерваторий на "гало-орбитах" вокруг L-точек в системе Солнце-Земля. Эти обсерватории, помимо прочих исследований, должны были обнаружить и изучить землеподобные экзопланеты вокруг других звезд.
Группа НАСА по исследованию космоса NASA Exploration Team (NExT) - преемник DPT, впоследствии попыталась включить в свои планы пилотируемые космические полеты к точкам либрации системы Солнце-Земля. В презентации для NeXT от 20 декабря 1999 года Брет Дрейк, планировщик исследовательских миссий Космического центра имени Джонсона НАСА, рассмотрел различные варианты использование точки L1 системы Солнце-Земля которые могли бы помочь будущим пилотируемым миссиям на Марс.
К примеру, автоматизированная солнечная обсерватория, вращающаяся вокруг точки L1 системы Солнце-Земля расположенной в 1,5 миллионах километров от Земли, могла бы обеспечить экипажам на Марсе раннее предупреждение о солнечных вспышках. Радиорелейные станции на гало-орбитах вокруг точек L4 и L5 системы Солнце-Земля, могли бы обеспечить непрерывную радиосвязь между Землей и экипажами исследующими Марс, во время верхних соединений, когда Солнце блокирует прямую радиосвязь между двумя планетами.
Дрейк также добавил, что точки либрации системы Солнце-Земля не будут подходящими местами в качестве перевалочных баз для пилотируемых миссий на Марс. Он объяснил, что полет к точке L2 системы Солнце-Земля и обратно увеличит продолжительность полета на Марс и обратно.
Пилотируемые миссии к точкам либрации системы Солнце-Земля могут служить промежуточными этапами для получения опыта между пилотируемыми миссиями на низкую околоземную орбиту и пилотируемыми миссиями на Марс. Дрейк предположил, что миссии к точкам Лагранжа позволят протестировать исправность всех систем космического корабля, а астронавтам испытать условия межпланетного перелета; при этом время в пути в одну сторону составит всего 25 дней.
Дрейк предложил запустить 100-дневную пилотируемую миссию по обслуживанию космического телескопа который бы располагался в точке L2 системы Солнце-Земля, находящейся в 1,5 миллионах километров от Земли в направлении, противоположном от Солнца. В миссии должна была использоваться солнечно-электрическая двигательная установка, которая была впервые предложенные в 1998 году для эталонной миссии космического агентства НАСА на Марс.
Миссия должна была начаться с запуска на низкую околоземную орбиту беспилотного космического аппарата массой в 33 тонны, который состоял из надувного модуля экипажа (mini-Transhab) массой 14,5 тонн, и возвращаемого космического аппарата массой в 4,3 тонны, который по форме напоминал командный модуль космического корабля "Аполлон", а также он включал в себя 14-тонный двухступенчатый разгонный модуль с традиционными химическими ракетными двигателями. Этот космический аппарат должен был достичь низкой околоземной орбиты с помощью ракеты-носителя нового поколения, называемой Evolved Expendable Launch Vehicle-Heavy (EELV-H).
Космический челнок НАСА должен был сблизиться с данным космическим аппаратом, чтобы астронавты могли наблюдать за развертыванием надувного модуля mini-Transhab и двух солнечных панелей, вырабатывающих электроэнергию. Астронавты должны были установить оборудование в надувном модуле, и загрузить припасами, после чего вернуться обратно на Землю.
Вторая ракета-носитель EELV-H должна была вывести автоматизированный космический аппарат с солнечно-электрической двигательной установкой (СЭДУ) массой 33 тонны, после чего он должен был состыковаться с пилотируемым космическим аппаратом для обслуживания телескопа. В течение следующих семи месяцев космический аппарат с СЭДУ будет включать свои двигатели находясь в перигее (самой низкой точке своей орбиты вокруг Земли), чтобы поднять свой апогей (самую высокую точку своей орбиты).
Конечным результатом этих маневров был вывод космического аппарата на сильно вытянутую эллиптическую, орбиту очень слабо связанную с гравитацией нашей планеты. Затем аппарат с СЭДУ должен был отделится от космического аппарата для обслуживания телескопа, и используя свои двигатели вернуться на низкую околоземную орбиту для ремонта и повторного использования.
Использование космического аппарата с СЭДУ для вывода космического корабля на эллиптическую околоземную орбиту значительно бы сократило количество топлива, необходимого для его выхода с низкой околоземной орбиты к точке Лагранжа L2 системы Земля-Солнце. Такой подход значительно бы уменьшил общую массу космического корабля и количество полетов ракет EELV-H и "Спейс шаттла", необходимые для вывода космического корабля для обслуживания телескопа на низкую околоземную орбиту.
Во время фазы разгона экипаж на космическом корабле должен был отсутствовать, поскольку сам корабль должен был многократно пересекать радиационные пояса Земли. Со временем экипаж получил бы высокую кумулятивную дозу радиации.
Дрейк включил дополнительную пилотируемую миссию, которая должна была выполняться только в случае необходимости ремонта космического корабля для облуживания телескопа. "Спейс шаттл" должен был доставить на низкую околоземную орбиту ремонтную бригаду, и небольшой пилотируемый космический аппарат с несущим корпусом (Crew Taxi), а также разгонную ступень с химическим ракетным двигателем. Ступень должна была вывести пилотируемый космический аппарат на высокоэллиптическую околоземную орбиту, соответствующую орбите космического корабля предназначенного для обслуживания телескопа.
Ремонтная бригада должна была состыковаться с космическим кораблем предназначенным для ремонта телескопа, а после завершения необходимых ремонтных работ экипаж должен был отстыковаться, запустить ракетные двигатели корабля Crew Taxi и выполнив вход в атмосферу нашей планеты, произвести посадку.
Однако, если диспетчеры определят, что космический корабль для ремонта обслуживания телескопа, исправен и его ремонт не требуется, Crew Taxi должен был доставить на его борт экипаж состоящий из четырех человек. Находясь в перигее своей орбиты экипаж должен был запустить первую ступень разгонной ступени, чтобы начать свой 25-дневный полет к точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля. Затем они должны были отстыковать отработанную ступень.
На этапе прибытия в точку Лагранжа L2 космический аппарат должен был выйти на "гало-орбиту" с центром в точке либрации. В течение 50 дней астронавты должны были произвести ремонт и обслуживание больших телескопов, подобно тому, как экипажи космических шаттлов в 1993, 1997, 1999, 2002 и 2009 годах обслуживали телескоп "Хаббл" находящийся на низкой околоземной орбите. Дрейк предположил, что в перерывах между полетами для ремонта телескопов экипажи могли бы проводить различные научные исследования.
После завершения миссии астронавты должны были бы запустить двигатели второй ступени разгонного модуля, чтобы начать возвращение обратно на Землю. Примерно через 25 дней они должны были бы пересесть в возвращаемый космический аппарат, отсыковаться, войти в атмосферу Земли и совершить посадку. Остальные компоненты космического аппарата должны были сгореть в плотных слоях атмосферы Земли.
В то же самое время когда Дрейк представлял свою концепцию миссии по обслуживанию телескопа в точке Лагранжа L2 системы Земля-Солнце, инженеры НАСА рассматривали план по строительству космической станции Gateway, которая должна была находится на гало-орбите вокруг точки Лагранжа L1 на системы Земля-Луна. Она должна была служить в качестве базы для обслуживания космических обсерваторий и как промежуточный пункт для высадки на поверхность Луны. Они предполагали, что обсерватории, нуждающиеся в обслуживании, будут включать с вою конструкцию небольшие двигатели для медленного перехода со своих гало-орбит в точках Лагранжа L1 и L2 на орбиту вблизи станции Gateway. Оказавшись в точке либрации L1 системы Земля-Луна, их обслуживание будет осуществляться астронавтами с помощью различных манипуляторов и систем дистанционного управления.
После катастрофы космического челнока "Колумбия", в январе 2004 года президент Джордж Буш-младший призвал агентство НАСА к разработке новой космической программы по отправке человека на Луну и Марс. Первоначально названная как Vision for Space Exploration (VSE) ("Видение освоения космоса"), эта программа включила в себя многие элементы программ DPT и NExT.
Однако вскоре после того, как 13 апреля 2005 года Майкл Гриффин стал администратором НАСА , программа VSE была заменена программой Constellation - "Созвездие", которую сам Майкл Гриффин назвал ""Аполлоном" на стероидах". Джордж Буш проявил мало интереса к программе VSE и "Созвездие".
"Созвездие" и VSE были в основном отменены в 2009-2010 годах при президенте Бараке Обаме. Мировая экономика находилась в кризисе после обвала рынка недвижимости США в 2008 году и почти полного краха мировой финансовой системы. Космические полеты отошли на второй план, так как нужно было заниматься восстановлением экономики США. Намного позже была представлена лунная программа "Артемида". Но это уже совсем другая история.
Ну а 25 февраля 2021 года к точке Лагранжа L2 системы Земля-Солнце был запущен космический телескоп "Джейс Уэбб". В настоящее время он находится на своей гало-орбите в 1,5 миллионах километрах от Земли и ведет свои наблюдения за необъятными просторами нашей Вселенной. К сожалению его обслуживание и ремонт не запланированы, как и пилотируемые полеты к точкам либрации.
Ну а на сегодня у меня всё. Спасибо за внимание!