近日,美国众议院的一个两党专门委员会发布了一份关于美中经济和技术竞争的报告,提出了近150条“从根本上重置”两国关系的建议。该报告是在对中国 2001 年加入世界贸易组织以来,就两国之间的竞争进行为期一年的研究之后发布的。

报告封面(全文53页)
报告建议美国能够开辟一条新的道路,将其国家安全、经济安全和价值观处于美中关系的前沿和中心。这些建议涉及广泛的领域,其中一项关于太空建议引起了本公号的注意 - 占领拉格朗日点(Lagrange Points)。这意味着美国人认为的所谓太空竞争已经开始从地球轨道,月球南极,全面向整个地月系,乃至太阳系拓展。
报告指出,
“
资助美国国家航空航天局(NASA)和国防部(DoF)的关键项目打击中国在太空的野心,包括确保美国是第一个在所有格朗日点永久安置资产的国家。
中国非常了解天基的必要性并正在发展强大的太空能力以应对挑战美国在这一领域的主导地位。
美国国家航空航天局和部分国防部的经费对于确保太空指挥和控制至关重要,要在多边空间治理中确立主导地位,并刺激科学发现和美国创新。
”
1、什么是拉格朗日点?
在天体力学(celestial mechanics)中,拉格朗日点(Lagrange points)是指1个小质量物体在2个大质量轨道物体影响下的平衡点。在数学上,这属于约束三体问题,在这个问题中,其中2个物体要比第3个物体的质量大得多(如果是三个相当量级的天体,将成为无解的三体问题,就是刘慈欣的小说《三体1》中所描述的那个乱纪元的世界)。
“约束三体问题”就是证明:2个大天体和1一个质量可以忽略的天体,是否存在一种稳定的构型,使3个物体可以相互围绕着对方运行,同时彼此保持相同的相对位置。这个问题由18世纪法国数学家约瑟夫-路易斯·拉格朗日(Joseph-Louis Lagrange)和瑞士数学家兼物理学家莱恩哈德·欧拉(Leonhard Euler)共同解决,这种稳态结构共有5个解,被为拉格朗日五点。
在拉格朗日点,2个大质量物体的引力正好等于一个小物体跟随它们移动所需要的向心力。其中L1、L2和L3点在同一条直线上,而L4和L5是在由三个物体组成的等边三角形的点上。

在旋转参照系中的五个拉格朗日点,以及由小物体重力和两体系统的离心力引起的位势等值线图。其中,L1、L2、L3为不稳定鞍点,L4, L5是最大值,但由于科里奥利效应(Coriolis effect)是稳态的
这五个点中,L4和L5是稳态的,也就是说进入这个区域的物体,如果没有其它力的作用,将能够稳定地维持在这个位置。这里具有“收集”天体的能力,以木星L4和L5为例,这里两个区域有成千上万颗小行星,并被称为“特洛伊(Trojan)”小行星。NASA在 2021 年 10 月发射的“露西(Lucy)”探测器就是专门用于探测这些远古的小行星的。
L1、L2和L3点由于在力学马鞍面上是亚稳态的,在没有外力维持的情况下,这些点周围的物体会慢慢漂移到它们自己的轨道上。这就是为什么L1、L2和L3区域与L4和L5不同,这里是没有天然的天体。
拉格朗日点解析
2、专门委员会报告所指
那么美国会报告中提出的“所有格朗日点”到底是哪些点呢?由于报告未明确指定为日-地或地-月拉格朗日点,可以认为其目标是日地(SE)和地月(EM)全部 10 个拉格朗日点,虽然从目前的认识看 SE-L3 点并没有什么卵用(下文有解释)。
3、拉格朗日点的应用
不管是 SE 还是 EM 拉格朗日点,其中绝大部分在太空都具有重要战略意义。
① 地月拉格朗日点
地月拉格朗日点位置图示
EM-L1 和 EM-L2,因为它们靠近月球因此特别有用。虽然它们在重力上并不完全稳定,但航天器可以在这些位置周围“晕(halo)”轨道飞行,并以最小的推进剂保持其位置。其中的 EM-L2 特别重要,因为它位于我们在地球永远不可见的月球背面,我国的鹊桥中继卫星就是在这里为嫦娥4号着陆器提供中继通信的。
在EM-L2晕轨道为嫦娥4号着陆器提供通信服务的鹊桥中继卫星
EM-L1 和 EM-L2 具有战略价值的另一个原因是其轨道动力学性质 - 这里是地月系优秀的中途站。从这里出发的航天器只需要很小的加速度就可以到达地月系统中其它任何地方。
计划中的美国阿耳忒弥斯计划(Artemis Program)的月球门户(Lunar Gateway)就将运行在 EM 拉格朗日点的晕轨道上。
在月球近直线晕轨道(NRHO)运行的月球门户效果图
EM-L4 和 EM-L5 点也很重要。虽然它们距离遥远,但正因此从这里可以将地月系统视为一个整体,它们对地月空间的定位、导航和计时服务具有战略价值。这对于人类在月球的长期驻留,特别是即将到来的地月经济至关重要。
② 日地拉格朗日点

日地拉格朗日点位置图
SE-L1 点在太阳和地球之间,适合进行对日和对地观测,目前美国的深空气候观测站(DSCOVR)就在这个位置实时观测向阳面地球并监测太阳风。我国的嫦娥5号轨道器也曾专门造访过此地。
DSCOVR 组成图
SE-L2 点位于太阳与地球的连线外侧,这里最适合进行宇宙观测,NASA 的韦伯太空望远镜(JWST)就在环绕L2点的晕轨道上工作。

位于SE-L2的韦伯望远镜,其侧下方为太阳、地球和月亮
SE-L3 点在太阳的另一边,由于始终处于日凌区的原因,目前尚不具有应用的价值。
SE-L4 和 SE-L5 点,从这里可以从另一个角度观测太阳,从而形成对太阳的立体观测能力,也可以对已经发生但尚未在地球测观测到的太阳风暴进行提前预报。我国计划月2026年发射的“羲和二号”卫星就将定位在 SE-L5 点,将探索太阳活动区磁场的起源、演化和研究太阳爆发对地球的影响。
4、小结
报告未提供有关美国及其盟国在拉格朗日点应该部署哪些资产的详细信息。但可以预见除了月球门户外,第一步将涉及提供更好的态势感知卫星,以监测中国和其他参与者在地月空间的活动。
对美国的这种霸权主义你怎么看?
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