Table of contents

1 Geostationaire baan 2 Lagrange punten 3 Er is echter een trucje

Geostationaire baan

Voor het bestuderen van de aarde wordt veelal een geostationaire baan gebruikt. Een satelliet in een baan om de aarde wordt door de zwaartekracht continu naar de aarde toe getrokken. Als de satelliet een voorwaartse snelheid heeft (haaks op de zwaartekracht) die hoog genoeg is zal hij continu in een boogje om de aarde heen vallen en zo dus in een baan om de aarde blijven. Als een satelliet zich verder van de aarde bevind, zal de zwaartekracht minder sterk aan de satelliet trekken. De satelliet hoeft in dat geval een minder hoge snelheid te hebben om in een baan om de aarde te blijven. Op een hoogte van zo'n 35.500 km boven de evenaar met de draairichting van de aarde mee is de benodigde snelheid precies zo groot dat de satelliet stil lijkt te hangen op een vaste plek boven het aardoppervlak.

Lagrange punten

Voor het onderzoeken van andere planeten is deze stilstaande positie ten opzichte van het aardoppervlak minder geschikt. Liever zouden we niet de hele tijd rond de aarde blijven draaien, maar in een vaste baan om de zon. Met genoeg snelheid kan een satelliet zich ook in een baan om de zon begeven. Als de satelliet echter dichter bij de zon staat dan de aarde dan zal hij sneller moeten gaan dan de aarde om niet naar de zon toe te vallen. Het gevolg is dat de satelliet de aarde inhaalt en al snel een heel eind weg zal zijn en moeilijk te bereiken.

Er is echter een trucje

Het is mogelijk de satelliet zodanig tussen de zon en de aarde te positioneren dat de aantrekkingskracht van de aarde in tegengestelde richting aan de satelliet trekt dan die van de zon en de totale aantrekkingskracht naar de zon toe dus iets minder is. Met iets minder aantrekkingskracht kan de satelliet ook met een iets minder hoge snelheid in een baan om de zon blijven. Joseph Louis Lagrange (1736-1813), een Italiaans-Franse wiskundige heeft uitgerekend dat er een punt is waarbij de totale zwaartekracht zodanig is dat de benodigde snelheid voor de satelliet precies zo groot is dat deze hangt ten opzichte van de aarde. Dit punt ligt op vier maal de afstand tot de maan. Dit punt is genoemd naar deze wiskundige en heet daarom Lagrange 1 ofwel L1.

Bron: NASA/WMAP Science Team

Zo zijn er meer punten te verzinnen waar een satelliet in een baan om de zon kan worden gebracht op een vaste positie ten opzichte van de aarde. In plaats van dichter bij de zon kunnen we ook verder van de zon afgaan. De aantrekkingskracht van de aarde kan in dat geval bij die van de zon opgeteld worden waardoor de satelliet die eigenlijk langzamer dan de aarde zou gaan weer sneller moet vliegen. Zo'n punt bevindt zich ook zo ook op vier maal de afstand tot de maan, maar nu precies aan de andere kant (de schaduwzijde) van de aarde. Dit punt is L2 gedoopt.

De NASA heeft besloten infrarood onderzoeken bij voorkeur op L2 te doen omdat dit punt zich altijd in de schaduw van de aarde bevind en dus minder last heeft van de zon.

Gebruik makend van de aantrekkingskracht van de aarde en de maan zijn er zo ook L4 en L5. Posities die overwogen worden door organisaties die het plan hebben om daar ruimtekolonies te stichten.