Gambar: Ilustrasi yang menunjukkan garis-garis gaya gravitasi dua objek saling menetralkan, membentuk lima titik seimbang yang disebut titik Lagrange. (Wikimedia). [1]
Pernahkah Anda mendengar tentang Titik Lagrange (Lagrange Point)?
Titik Lagrange (disebut juga titik Lagrangian atau titik Librasi) adalah titik-titik keseimbangan di sekitar dua benda angkasa yang saling mengorbit, dimana gaya gravitasi dan sentrifugal dari kedua benda saling menetralkan. Titik Lagrange dapat diibaratkan dengan ‘spot parkir’ di antariksa, karena sebuah benda atau satelit dapat seimbang di antara tarikan gravitasi dua objek besar.
Normalnya, interaksi antara dua objek antariksa yang masif akan memberikan tarikan gravitasi yang tidak seimbang di wilayah antara kedua benda tersebut. Namun di titik Lagrange, gaya gravitasi dan sentrifugal dari kedua benda saling menyeimbangkan. Hal ini menjadikan titik Lagrange sebagai tempat yang sangat baik untuk menempatkan satelit, karena wahana di titik yang seimbang memerlukan lebih sedikit koreksi orbit (manuver untuk menjaga wahana tetap di orbitnya) sehingga meminimalkan jumlah bahan bakar yang diperlukan untuk pendorong.
Untuk setiap dua benda antariksa yang saling mengorbit, terdapat lima titik Lagrange yang disebut L₁ hingga L₅. Ini berarti lima titik Lagrange Matahari-Bumi berbeda dengan lima titik Lagrange Bumi-Bulan. Setiap sistem memiliki titik Lagrangenya masing-masing. Titik L₁, L₂, dan L₃ berada pada garis lurus yang melalui pusat kedua benda, sedangkan titik L₄ dan L₅, masing-masing membentuk segitiga sama sisi dengan pusat kedua benda sebagai dua sudut lainnya.
Tiga titik Lagrange kolinear (sejajar) yaitu L₁, L₂, dan L₃ ditemukan oleh matematikawan Swiss Leonhard Euler, sekitar tahun 1750. Dua titik lainnya yakni L₄ dan L₅ ditemukan oleh muridnya Joseph-Louis Lagrange pada tahun 1772, dan keseluruhan titik Lagrange dinamai menurut namanya.
Gambar: Lokasi lima titik Lagrange dalam sistem Matahari-Bumi. Perhatikan bagaimana Matahari-Bumi-Titik L₄ membentuk segitiga sama sisi. Begitu pula dengan titik L₅ di sisi yang berlawanan. (Wikimedia). [2]
Rincian lokasi
Rinciannya adalah sebagai berikut:
Titik L₁: terletak di antara Matahari dan Bumi. Di titik ini, gravitasi bumi akan menangkal sebagian gravitasi matahari sehingga menempatkan objek yang berada di titik ini dalam kesetimbangan. Titik L₁ Matahari-Bumi berjarak sekitar 1,5 juta kilometer dari Bumi (0,01% jarak Bumi-Matahari).
Titik L₂: terletak di belakang Bumi, segaris lurus dengan Bumi dan Matahari. Di titik ini, gravitasi dari Bumi dan Matahari sama-sama menarik objek ke arah dalam, tetapi diseimbangkan oleh gaya sentrifugal dari Bumi yang mengorbit Matahari. Sama dengan L₁, titik L₂ berada di jarak 1,5 juta kilometer dari Bumi.
Titik L₃: terletak di belakang Matahari, berseberangan dengan Bumi, akan tetapi posisinya sedikit di luar orbit bumi dan menjauh dari pusat matahari. Di titik ini, gravitasi matahari dan bumi sama-sama menarik objek ke arah dalam, sehingga objek perlu sedikit menjauh dari lintasan orbit Bumi. Objek di titik ini akan ditahan oleh gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh perputarannya mengelilingi Matahari. Titik L₃ berjarak sekitar 300 juta kilometer dari Bumi (dua kali jarak Bumi-Matahari).
Titik L₄ dan L₅: dua titik ini terletak sejajar dengan orbit bumi, masing-masing titik membentuk sudut 60° (segitiga sama sisi) terhadap pusat Matahari dan Bumi. Titik L₄ berjarak sekitar 30 juta kilometer sejajar dengan orbit Bumi di bagian depan, sedangkan titik L₅ berada di arah yang berlawanan (di belakang Bumi, sejajar dengan orbitnya) dengan jarak yang sama.
Baca juga: Misteri Sisi Jauh Bulan, Bagian Bulan yang Tak Pernah Terlihat dari Bumi
Gambar: Ilustrasi titik L₄ dan L₅ membentuk sudut 60° (segitiga sama sisi) di jarak 30 juta kilometer sejajar dengan orbit Bumi. (Wikimedia). [3]
Stabilitas
Titik L₁, L₂, dan L₃ merupakan titik yang tidak stabil. Objek yang berada di titik-titik ini berada dalam keadaan ‘meta-stabil’, seperti bola yang berada di puncak bukit. Sedikit dorongan atau gangguan akan membuatnya bergeser dan menjauh dari orbitnya. Wahana yang berada di titik-titik ini harus sering menggunakan pendorong untuk melakukan sedikit koreksi orbit yang penting untuk mempertahankan posisi.
Titik L₄ dan L₅ adalah titik yang paling stabil. Medan gravitasi di wilayah ini mirip seperti mangkuk besar yang berbentuk kacang merah (lihat gambar 1), sehingga objek di sini cenderung tahan terhadap gangguan gravitasi. Wahana antariksa di titik L₄ dan L₅ benar-benar stabil, seperti bola kecil di dalam mangkuk. Ketika bergeser perlahan dari posisinya, wahana tersebut akan tetap mengorbit di tempat tanpa keluar dari ‘mangkuk’ nya. Karena kestabilannya, objek antariksa seperti debu dan asteroid cenderung terkumpul di wilayah ini.
Gambar: Visualisasi lima titik Lagrange relatif terhadap dua benda di sistemnya. (Wikimedia). [4]
Aplikasi
Titik L₁ merupakan titik yang cocok untuk pengamatan Bumi-Matahari, karena wahana di titik ini tidak pernah dibayangi oleh Bumi maupun Bulan, dan jika mengamati Bumi, wahana akan selalu melihat belahan Bumi yang disinari Matahari. Beberapa wahana antariksa sudah ditempatkan di titik ini, salah satunya adalah SOHO (Solar Heliospheric Observatory), satelit milik NASA yang bertugas mengawasi dan mempelajari aktivitas angin surya.
Titik L₂ adalah tempat yang bagus untuk mengamati alam semesta dalam skala luas. Wahana di titik ini tidak perlu mengorbit Bumi sehingga terhindar dari keluar-masuk bayangan bumi yang dapat mengurangi jarak pandang, juga dapat menghindari pemanasan dan pendinginan berulang akibat paparan sinar matahari yang dapat menurunkan performa teleskop. Wahana di titik ini juga langsung menghadap ke Bumi sehingga akan memudahkan transfer data. Teleskop Luar Angkasa James Webb (James Webb Space Telescope/JWST) adalah salah satu penghuni titik ini.
Titik L₃ adalah misteri bagi para ilmuwan. Objek yang berada di titik ini akan selalu terhalang oleh Matahari dan sepenuhnya tersembunyi dari Bumi. Para ilmuwan belum menemukan kegunaan dari titik L₃, karena jaraknya yang sangat jauh dan adanya Matahari yang akan menghalangi komunikasi antara Bumi dengan wahana. Namun titik L₃ menawarkan lokasi yang bagus untuk pengamatan sisi terjauh Matahari.
Titik L₄ dan L₅ adalah titik yang paling stabil, sehingga para ilmuwan membayangkan konsep seperti stasiun luar angkasa atau kota antariksa dibangun di titik ini. Lokasi yang sangat stabil akan sangat mengurangi kebutuhan bahan bakar untuk koreksi orbit. Jarak antara Bumi dengan wahana di titik ini juga akan tetap sama, karena wahana akan bersama-sama dengan Bumi mengorbit Matahari. Namun sejauh ini belum ada satu pun wahana yang ditempatkan di titik L₄ maupun L₅.
Baca juga: Mengenal Layar Surya, Propulsi Wahana Antariksa Tanpa Bahan Bakar
Demikian penjelasan singkat mengenai Titik Lagrange (Lagrange Point). Kendati belum ada wahana antariksa yang ditempatkan di titik L₄ maupun L₅, sudah ada beberapa objek alami yang menempatinya terlebih dulu. Objek alami (biasanya asteroid) yang menempati titik L₄ dan L₅ disebut Trojan (Troya). Sejauh ini, baru dua trojan yang ditemukan di orbit Bumi, yaitu 2010 TK7 dan 2020 XL5 di titik L₄. Planet yang diketahui memiliki trojan terbanyak adalah Jupiter, dengan hampir 10.000 trojan yang telah ditemukan mengorbit di titik L₄ dan L₅ Matahari-Jupiter.
Semoga bermanfaat!
[1]: Lagrange_points.jpg: created by NASA derivative
work: Xander89 (talk), Lagrange points2, CC BY 3.0
[2]: Xander89, Lagrange points simple, CC BY 3.0
[3]: EnEdC, Lagrange very massive, CC BY-SA 3.0
[4]: cmglee, Lagrangian points equipotential, CC BY-SA 3.0
Sumber: ESA, Space, Spacedock.
