Los puntos de Lagrange

¿Sabías que existen puntos en la órbita de un cuerpo alrededor de otro en el que podemos colocar un satélite (o se pueden colar otros cuerpos celestes) y quedarse en ese punto en el espacio manteniéndose siempre a la misma distancia de ambos cuerpos? Se llaman puntos de Lagrange, y son mucho más útiles de lo que puedas pensar.

Los puntos de Lagrange (no están a escala) del sistema Tierra - Sol. Crédito: Usuario "Xander89" de Wikipedia

Los puntos de Lagrange (no están a escala) del sistema Tierra – Sol.
Crédito: Usuario “Xander89” de Wikipedia

Los puntos de Lagrange son posiciones en la configuración orbital de dos cuerpos mayores donde un objeto pequeño, que se vea afectado solo por la gravedad, puede mantener una posición estable en relación a ambos objetos. Es decir, son puntos donde la atracción gravitacional combinada de ambas masas proporcionan la fuerza centrípeta necesaria para que orbite con ellos, al mismo ritmo, en lugar de pasar a una órbita propia entorno a cualquiera de ellos. Existen 5 puntos, que ordenamos de L1 a L5, y todos están en el mismo plano orbital. Los tres primeros están en la línea recta que une ambos cuerpos, y L4 y L5 forman un triángulo equilátero con ambos.

De todos estos, L4 y L5 son los más intrigantes, porque hay varios planetas que tienen planetas menores, o asteroides, en, o cerca de, sus puntos L4 y L5 (son lo que llamamos asteroides troyanos) con respecto al Sol. Júpiter, por ejemplo, tiene más de un millón de ellos. También hemos colocado satélites artificiales en los puntos L1 y L2 respecto al Sol y la Tierra, y la Tierra y la Luna, con diferentes propósitos.

Hablando de satélites, es posible que hayas pensado que los puntos L1, L2 y L3 del sistema Tierra – Luna no son estables porque la fuerza gravitacional del Sol es mucho mayor (tiene sentido, ¿no? la Luna no tiene una fuerza de la gravedad tan potente como la del Sol), pero no es así. En teoría, en todos ellos existe un punto (pequeño) en el que se podría alcanzar la estabilidad absoluta. ¿El problema? Que la más mínima perturbación mandaría al satélite fuera de la zona de Lagrange. Aun así, los puntos L1 y L2 del sistema Tierra – Luna han resultado ser muy estables, y son ubicaciones perfectas donde “aparcar” un satélite para realizar observaciones, ya que la cantidad de energía para poder mantenerlos ahí es muy pequeña. Por ejemplo, la sonda WMAP, que desde 2001 a 2010 se dedicó a estudiar la diferencia de temperatura de la radiación de fondo del Big Bang, estuvo en el punto L2 (que está al otro lado de la Luna) porque era la ubicación perfecta para no recibir nunca luz del Sol, ni reflejada desde la Tierra o la Luna.

Los diferentes puntos de Lagrange

L1
Cuanto más cerca esté un objeto del Sol (o del cuerpo al que orbite) más rápido se moverá. De tal modo que un satélite que estuviese en una órbita más pequeña que la de la Tierra adelantaría al planeta tarde o temprano. Sin embargo, si lo colocamos justo entre ambos, la gravedad de la Tierra en dirección opuesta a la del Sol cancela parte de ese empuje del Sol, lo que provoca que orbite a menor velocidad. Si la distancia es la correcta (alrededor de una centésima parte de la distancia al Sol, 1.500.000 kilómetros), el satélite viajará lo suficientemente lento para mantener su posición entre la Tierra y el Sol. Este es el punto L1, y se utilizar para monitorizar la superficie del Sol, ya que el chorro de partículas procedentes de allí llegan a L1 una hora antes de que alcancen a nuestro planeta. Es donde se encuentra, por ejemplo, la sonda SOHO de la Agencia Espacial Europea.

L2
Lo mismo que ocurre en L1, ocurre al otro lado del planeta, más allá de nuestra órbita. Una nave colocada allí estaría más lejos del Sol que nosotros y terminaría quedándose atrás, pero a la distancia apropiada (un millón y medio de kilómetros) a la influencia gravitacional del Sol se le suma la de la Tierra, provocando que el satélite orbite a la misma velocidad que nuestro planeta. Es un lugar fenomenal (porque está oculto del Sol gracias a nuestro planeta) para observar el Universo. Algunas de las misiones en L2 son las del Telescopio Herschel, la sonda Gaia, o el telescopio James Webb Space Telescope, que será lanzado en 2018.

L3
L3 se encuentra al otro lado del Sol, ligeramente por detrás de la órbita de nuestro planeta. Los objetos que estén en L3 jamás pueden ser observados desde la Tierra. De hecho, este punto se ha utilizado a menudo en la ciencia ficción para ubicar ahí planetas que comparten la órbita del nuestro. Este punto no es tan estable como L1 o L2. Cualquier perturbación provoca que la nave, o satélite, o sonda comience a alejarse de él, así que requiere un uso constante de motores para poder mantenerse en la zona apropiada. Esto sucede, básicamente, porque otros planetas se acercan a ese punto mucho más que el nuestro. Por ejemplo, Venus, cada 20 meses, pasa a unos 50.000.000 de kilómetros de distancia del punto L3.

En este gif puedes ver los movimientos de los asteroides troyanos de Júpiter, que pasan constantemente de los puntos L4 a L5 utilizando L3 como un lugar de paso (L3 es muy inestable en la escala del Sistema Solar).

En este gif puedes ver los movimientos de los asteroides troyanos de Júpiter, que pasan constantemente de los puntos L4 a L5 utilizando L3 como un lugar de paso (L3 es muy inestable en la escala del Sistema Solar). Haz clic/toca la imagen para verla en movimiento.

L4 y L5
Vistos desde el Sol, los puntos L4 y L5 se encuentran a 60 grados por delante y por detrás de la Tierra, cerca de la órbita de nuestro planeta. A diferencia del resto de puntos, L4 y L5 son muy resistentes a cualquier perturbación gravitacional (es decir, la gravedad de otros cuerpos no es la suficiente para sacarlos de ahí). Por ello, en estas regiones se suelen acumular polvo y material de asteroides.

Como ya dije antes, estos puntos son tan estables, que funcionan como si pusieses una pelota en un bol gigante. Si la empujas hacia un lado, la bola comienza a moverse sin salirse del bol. En el caso de una nave en esos puntos, comienza a orbitarlos sin salir de ellos.

Para ir más lejos, una de las teorías sobre el posible origen de la Luna es que, en el inicio del Sistema Solar, un planeta llamado Theia (de un tamaño similar al de Marte) se formó en uno de esos puntos, y, millones de años más tarde, cuando el Sistema fue evolucionando, se vió fuertemente perturbado y terminó precipitándose contra nuestro planeta, dando lugar a nuestro satélite.

Otras aplicaciones de los puntos de Lagrange

Recreación artística del telescopio Kepler. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Wendy Stenzel

Recreación artística del telescopio Kepler.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Wendy Stenzel

Vale, ya hemos dejado claro que estos puntos son especialmente útiles para colocar satélites artificiales, enviar sondas espaciales, y también servirían para construir bases espaciales en zonas desde las que sería “fácil” viajar a otros puntos del Sistema Solar con un consumo de energía mucho más bajo que desde la Tierra. Pero, además de servirnos para esto, son increíblemente útiles para las misiones de exploración espacial.

Recuerda, todos los planetas tienen puntos de Lagrange, y ya sabemos que son los puntos más eficientes en cuanto a consumo de energía para mantenerse en órbita. Pero no sólo eso, el camino de un punto de Lagrange a otro es el más eficiente en términos de energía necesaria para moverse, y es posible, al menos en teoría, pasar de un punto de Lagrange de un sistema (Tierra – Sol, por ejemplo) a otro (Marte – Sol) utilizando una cantidad de energía muy reducida.

Hoy por hoy no tiene muchas aplicaciones prácticas, pero este principio puede ser, en el futuro, el que utilicemos para, por ejemplo, mandar una misión tripulada a Marte, o para poder viajar por el Sistema Solar sin necesitar cantidades ingentes de combustible, y no sería de extrañar que, si seguimos avanzando en nuestro propósito de enviar seres humanos al planeta rojo, los puntos de Lagrange comiencen a ser más conocidos por todos.

Referencias: Agencia Espacial Europea, Wikipedia y Newscientist

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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6 Responses

  1. Aborash dice:

    Si te gusta el anime, estoy viendo uno que va precisamente de eso, de humanos que van a Marte. Se llama Terraformars.

  2. Jordi dice:

    Los satélites artificiales que se ubican en los puntos de Lagrange no están inmoviles sinó que orbitan ese punto con lo que se conoce por “órbita de halo”, creo que en el artículo debería de haberse citado este tema.

  1. 25 agosto, 2015

    […] la Luna. No tenemos una vía directa de comunicación (aunque podríamos colocar un satélite en el punto de Lagrange L2) y aunque parece que allí podríamos encontrar materia prima muy útil (como helio-3, que puede […]

  2. 6 marzo, 2017

    […] un escudo magnético dipolo (puedes leer en la Wikipedia qué es un dipolo magnético), en el punto de Lagrange […]

  3. 27 septiembre, 2017

    […] como un puente entre puntos de Lagrange. La estación se moverá en una órbita que le llevará desde los 70.000 kilómetros de distancia […]

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