Mandar un satélite al espacio hoy día no parece muy complicado, cada empresa tiene el suyo propio. Pero eso son satélites de andar por casa, que orbitan la Tierra a unos pocos kilómetros de nosotros. Si quisiéramos mandar un satélite para estudiar el espacio necesitaríamos que estuviera fuera de interferencias terrestres, pero suficientemente cerca como para poder comunicarnos con él y todo esto con el menor gasto energético posible. Esos son los puntos conocidos en astronomía como puntos lagrangianos, y hay cinco.

¿Qué tienen estos puntos de especial? Lo primero y más importante es que los cuerpos en esos puntos orbitan el Sol a la misma velocidad que la Tierra, de forma que siempre se mantienen a una distancia constante de nosotros. Además son puntos a más de un millón de kilómetros de la Tierra con lo que la radiación terrestre no es problema, y además las comunicaciones tiene menos de 10 segundos de camino que recorrer.

Los puntos de Lagrange para satélites terrícolas

Para calcular estos puntos se necesitan hacer aproximaciones, la más común de ellas es eliminar el resto de cuerpo y quedarnos solo con la Tierra y el Sol suponiendo que el satélite no tiene masa. A continuación se resuelven las ecuaciones (si alguno tiene ganas preguntad y os explico cuáles y cómo) y se buscan los puntos en los que la acción de la Tierra y el Sol es igual que la del Sol sobre la Tierra. Esas ecuaciones tienen 5 soluciones que son los cinco puntos de Lagrange, llamados L1, L2, L3, L4 y L5 en un derroche de imaginación y originalidad sin precedentes.

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Los cinco puntos de Lagrange son los que veis en la imagen y es fácil entender por qué son esos los puntos. La velocidad de la órbita viene determinada por la fuerza gravitatoria que soporta el satélite, como dijeron Newton y Kepler hace cientos de años, por lo que necesitamos que la fuerza neta sobre el satélite sea igual a la del Sol sobre la Tierra. En L1 y L2, por ejemplo la fuerza del Sol es algo diferente a la que soporta la Tierra (algo menos en L1 y algo mayor en L2) pero la acción de ésta sobre el satélite compensa la del Sol y da lugar a una fuerza neta igual que la terrestre.

El caso de L3 también es sencillo, está situado en la cara opuesta del Sol; hasta hace relativamente poco no sé sabía con certeza que había allí por lo que L3 ha dado lugar a leyendas sobre culturas perdidas y “anti-Tierras”. Por último los puntos L4 y L5 sigue la misma lógica por ser simétricos y es donde más fácil se ve que el centro de giro (hacia donde son atraídos los satélites) está desplazado ligeramente respecto al centro del Sol. Esto ocurre también con la Tierra ya que el Sol y la Tierra orbitan en torno a su centro de masas. Por simplificar cosas, y porque el centro de masas Tierra-Sol está dentro del Sol,  se dice que giramos en torno al Sol.

Curiosidades sobre los puntos de Lagrange

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Como podréis imaginaros los puntos de Lagrange no son exclusivos del Sol y la Tierra sino que existen puntos similares para cualquiera dos cuerpos que orbiten el uno en torno al otro. De hecho en L4 y L5 del sistema Júpiter-Sol se encuentran grandes cúmulos de asteorides atrapados en esas órbitas estables. En los equivalente Tierra-Luna también se encuentran densidades altas de cuerpos, pero debido a que su masa es mucho menos que la de Júpiter-Sol, no es algo tan notable.

Otra curiosidad muy importantes es que cuando vamos al mundo real, de esos 5 puntos lagrangianos, el resto de planetas  hacen que solo 2 sean estables: L4 y L5 mientras que los otros son inestables y requieren una cantidad de energía para que los satélites se mantengan a distancia constante de la Tierra. Esta energía sigue siendo, sin embargo, mucho menor que la que gastaríamos en cualquier otra órbita.

Por último un pequeño fallo televisivo que ahora sí podemos entender. En la serie de Marvel “Agentes de S.H.I.E.L.D.” envían un proyectil en dirección al Sol en uno de los capítulos. Para dar su posición a un guionista “brillante” se le ocurrió decir que el proyectil había cruzado la órbita de Herschel, un satélite lanzado por la ESA; el problema es que ese satélite se sitúan en L2, por lo que o la información no era correcta, o aún tienen que mejorar mucho su puntería.

Fuente: Sixty Symbols (YouTube)