Клъстерът от относително малки небесни тела, чиито орбити са разположени между Марс и Юпитер, е добре известен отдавна. Това е така нареченият астероиден пояс. Вярно е, че с откриването на пояса на Кайпер и облака на Оорт той започна да се нарича главният астероиден пояс.

Астероиди, като големи като Ерос или Палас, и парчета скала с диаметър няколко метра, се въртят около Слънцето в орбити с радиуси от приблизително 2,1 до почти 4 астрономически единици (AU). Да припомним, че едно е равно на разстоянието от Земята до Слънцето – 150 милиона километра.

В самото начало на ХХ век обаче беше открит астероид, който не се вписваше в правилата. Движеше се в същата орбита като Юпитер, на 60° пред него спрямо Слънцето. Така беше потвърдено, че сред малките небесни тела на нашата звездна система има обекти, които се движат, сякаш на каишка, зад планетите или „троянски астероиди“.

През последните десетилетия астрономията направи значителни крачки напред. Телескопите и най-мощните суперкомпютри, изстреляни отвъд атмосферата в околоземна орбита, заеха своето място в редиците. Въпреки това, един физико-математически проблем все още остава неразрешен - изчисляването на движението на три тела, взаимодействащи гравитационно едно с друго. Все още никой учен не е предложил метод за изчисляване на орбитите на три тела за повече или по-малко дълъг период.

Единственият математик, постигнал известен успех в тази област, е французинът Жозеф Лагранж. В края на 18 век той изчислява законите на въртене на три небесни тела с единствената уговорка, че едно от тях трябва да има пренебрежимо малка маса в сравнение с другите две. Изчисленията на Лагранж доказаха, че има области, точки в пространството, в които гравитационното влияние на двете масивни тела е балансирано. И третото (леко) тяло, намирайки се в тези точки, може да остане почти неподвижно спрямо двете тежки.

Точки на Лагранж

Как е възможно? Например, разгледайте точка L1 на диаграмата. Според законите на небесната механика на Нютон, тяло, разположено по-близо до Слънцето от Земята, трябва да се движи по орбита по-бързо и да „лети“ напред. Защо това не се случва и тялото се върти заедно с планетата? Да, защото Земята, привличайки обект, изглежда намалява силата на слънчевото привличане за него (Слънцето „изглежда“ по-малко масивно за обекта). А около по-светлия център спътникът ще се върти по-бавно.

Според други, подобни схеми, законите на физиката работят безотказно и по отношение на други точки на Лагранж.

Откриване и заглавие

Първият троянски астероид е открит през 1904 г. в точка L4 в орбитата на Юпитер. Както обикновено, името му е заимствано от древния елински епос. Небесното тяло получи името на героя на легендарната Троя - "Ахил". След това един след друг в орбитата на гигантската планета бяха открити още двадесет астероида.

Откритието не беше изненада за изследователите; много астрономи се опитаха да тестват теорията на Лагранж; единственият въпрос бяха техническите възможности, които имаха. Както се очакваше, всички открити тела бяха разположени в точки L4 и L5 от орбитата на Юпитер.

И всички имена, следващи Ахил, им бяха дадени в чест на героите от Троянската война: Аякс, Хектор, Диомед, Патрокъл и др. Воините от атакуващата гръцка страна се „настаниха“ в точка L4, а троянците се установиха в точка L5. По този начин името „троянски астероиди“ е присвоено на всички по-късно открити подобни обекти, включително тези в орбитите на други планети.

Дълго време повечето учени се съмняваха във възможността за съществуването на троянци в близост до малки планети като Земята или Марс. В крайна сметка такъв астероид, в допълнение към самата планета и звездата, ще има значителен гравитационен ефект върху други масивни тела на Слънчевата система и стабилността на обекта в точките на Лагранж на малката планета е под съмнение. Въпреки това през 1990 г. в точка L5 на Марс е открит астероид, наречен „Еврика“.

Шампионът по брой троянски астероиди се очаква да бъде най-голямата и най-масивна планета в Слънчевата система. Към днешна дата е надеждно известно за повече от шест хиляди „троянци“ в неговата орбита. Един порядък по-малко троянски спътници бяха открити на други големи планети: Уран, Нептун и Сатурн. И причината за това е не само тяхната маса, която е по-малка спрямо Юпитер, но и близостта на този газов гигант. Юпитер, благодарение на огромната си маса, лесно краде астероидите на други хора или ги изхвърля от точките на Лагранж, изпращайки ги да се въртят около звездата в собствените си елиптични орбити или дори ги изхвърля от слънчевата система като прашка.

Троянски земни астероиди

Много дълго време не беше възможно да се открият троянски астероиди близо до родната ни планета. Работата е там, че точките L4 и L5 на Земята почти винаги се оказват разположени, за наблюдател, разположен на повърхността на планетата, от дневната страна и слънчевата светлина пречи на наблюденията.

Проблемът започна през 2010 г. благодарение на изстреляния в космоса орбитален телескоп Wise. Открит е първият и засега единствен троянски кон на планетата Земя 2010TK7. Намира се в точката на Лагранж L4. 2010TK7 е незабележимо парче скала с неправилна форма с диаметър около 300 метра, от които има огромно разнообразие, въртящи се в космоса.

Практическа употреба

Учените предлагат да се използват свойствата на троянските астероиди в бъдеще по различни начини. Например точката L2 в системата Слънце-Земя може да се използва за поставяне на орбитален телескоп в нея. Такава наблюдателна станция, която постоянно е в сянката на планетата, ще бъде в по-изгодна позиция от орбиталните. Ще бъде по-удобно да се извършват дългосрочни наблюдения на определена област от небето поради липсата на въртене около Земята.

Точка L1 може да бъде добро място за станция за постоянно наблюдение на звездата. Навременно откриване на увеличаване на слънчевата активност и предупреждаване на наземни служби за наближаващо изхвърляне на слънчева плазма. Всичко това може да се направи своевременно с помощта на научна апаратура, разположена на първата „граница“.

И бъдещото изследване на Луната вероятно ще бъде немислимо без големи междинни космически станции, висящи в пространството между нашата планета и нейния естествен спътник. Устройствата, разположени в точките на Лагранж на системата Земя-Луна, могат да се справят с тази задача по най-добрия възможен начин.