Mengenal Titik Lagrange: Titik Stabil untuk Penempatan Wahana Antariksa

Seperti halnya di bumi tempat kita tinggal, di ruang angkasa juga terdapat “tempat parkir”. Tempat ini dikenal dengan sebutan titik Lagrange, atau Titik Librasi, atau cukup disebut Titik L. Titik ini dinamakan titik lagrange sebagai penghormatan pada Matematikawan dan Astronom asal Italia-Prancis Josephy Louis Lagrange. Louis Lagrange menuliskan tentang titik istimewa ini pada paper nya yang berjudul “The Three Body Problem” pada tahun 1772.

Apa itu Titik Lagrange?

Titik Lagrange adalah titik dimana gaya gravitasi dua objek bermassa besar yang saling mengorbit berinteraksi sedemikian sehingga menghasilkan suatu titik setimbang. Benda pada titik ini akan tetap seiring dengan revolusi bumi. Terdapat 5 titik Lagrange untuk berbagai macam sistem, baik sistem bumi-matahari, bumi-bulan, maupun sistem antara benda bermassa besar lainnya. Ilustrasi lokasi titik-titik lagrange dapat dilihat pada gambar berikut:

Sumber Gambar: NASA

Dari 5 jenis titik lagrange, 3 diantaranya memiliki kesetimbangan yang tidak stabil. Ketiga titik itu adalah L1, L2, dan L3. Artinya, sedikit saja objek di titik ini mendapat dorongan atau tarikan, maka objek tersebut akan kehilangan kesetimbangan dan memerlukan penyesuaian ulang. Dengan demikian, untuk menempatkan benda pada titik L1, L2, dan L3 diperlukan pendorong untuk mengoreksi orbitnya agar tetap pada titik Lagrange tersebut.

Sementara itu, titik L4 dan L5 memiliki kesetimbangan yang stabil, seperti sebuah bola pada mangkok yang besar. Karena kestabilannya, banyak objek seperti asteroid dan debu yang cenderung menumpuk disini. Objek yang menumpuk di titik L4 dan L5 disebut Asteroid Trojan. Asteroid Trojan pada sistem jupiter-matahari biasa disebut Jupiter Trojan. Astronom memperkirakan bahwa 1800-2200 dari total populasi Jupiter Trojan memiliki diameter yang lebih dari 15 km.

Sekarang, mari kita bahas satu per satu jenis titik lagrange tersebut

Titik Lagrange 1

Titik L1 pada sistem bumi-matahari berada di antara bumi dan matahari. Titik ini merupakan salah satu titik yang mudah dipahami secara intuitif. Titik L1 mengorbit matahari lebih dekat daripada bumi sehingga memiliki periode yang revolusi yang lebih pendek. Pada titik L1, periode orbit objek menjadi sama dengan periode revolusi bumi. L1 berada sekitar 1,5 juta km dari bumi, atau 1/100 jarak bumi matahari.

Titik Lagrange 2

Pada sistem bumi-matahari, orbit titik L1 berada lebih jauh daripada orbit bumi. Dengan jarak orbit yang lebih jauh, suatu objek seharusnya memiliki periode revolusi yang lebih lama. Namun, karena pengaruh gravitasi bumi maka periode revolusi objek di titik L2 akan sama dengan periode revolusi bumi. L2 berjarak sekitar 1,5 juta km dari bumi, seperti halnya L1, hanya saja pada arah berlawanan dari L1.

Titik Lagrange 3

Pada sistem bumi-matahari, titik lagrange 3 berada di belakang matahari, di luar orbit bumi dengan jarak yang cukup jauh dibandingkan dengan titik lagrange lainnya. Objek pada titik lagrange 3 juga memiliki periode mengelilingi matahari yang sama dengan periode revolusi bumi.

Titik Lagrange 4 dan 5

Pada sistem bumi-matahari, Titik ini berada pada segitiga sama sisi yang dibentuk oleh bumi, matahari, dan titik lagrange itu sendiri. Titik L4 berada pada orbit bumi sekitar 60 derajat di depan orbit bumi, sementara L5 pada sudut yang sama di belakang bumi. Titik L4 dan L5 hanya berlaku apabila perbandingan benda bermassa besar dengan yang lebih kecil tidak kurang dari 24,96. Syarat ini akan terpenuhi untuk sistem bumi-matahari, bumi-bulan, dan berbagai pasangan lain di tata surya.

Apa saja contoh pemanfaatan dari titik lagrange ini?

Setelah mengetahui apa itu titik lagrange, lantas apa yang dapat dimanfaatkan dari titik lagrange tersebut?

Pada titik Lagrange 1 di sistem bumi-matahari, suatu wahana antariksa akan dapat dengan jelas mengamati matahari. Salah satu wahana antariksa yang menempati titik L1 adalah SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) dan Deep Space Climate Observatory.

Berbeda dengan L1, titik L2 pada sistem bumi-matahari cocok untuk pengamatan langit yang tidak terganggu sinar matahari, biasanya untuk mengamati objek-objek yang redup. Objek pada Titik L2 ini juga tidak harus mengorbit bumi, sehingga semakin cocok untuk pengamatan luar angkasa yang lebih luas. Contoh wahana antariksa yang menempati titik L2 ini adalah WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) yang mengukur radiasi CMB. Selain itu, Teleskop Luar Angkasa James Webb juga direncanakan akan menempati titik Lagrange ini.

Sementara L1 dan L2 biasa digunakan untuk menempatkan wahana antariksa, sejauh ini ilmuwan masih belum menemukan manfaat dari titik L3 yang ada di sistem bumi-matahari, terkecuali untuk keperluan sains fiksi. Masih terkait sains fiksi, salah satu ide yang tidak kalah menarik adalah dengan menempatkan Silinder O’Neill pada titik L4 dan L5 sistem bumi-matahari. Silinder O’Neill sendiri adalah suatu konsep koloni luar angkasa yang diajukan oleh Gerard K. O’Neill. Jadi, bagaimana pendapat kalian? Mungkinkah nantinya titik L4 dan L5 akan digunakan sebagai tempat kolonisasi luar angkasa oleh umat manusia?