Гало-орбита — периодическая трёхмерная орбита возле точек Лагранжа L1, L2 или L3 в задаче трёх тел орбитальной механики. Хотя точка Лагранжа — это просто точка в пустом пространстве, её особенность заключается в том, что она может быть орбитальной. Гало-орбиты являются результатом сложного взаимодействия между гравитационным притяжением двух планетных тел, силой Кориолиса и центробежных ускорений, влияющего на космический корабль. Гало-орбиты существуют во многих системах трёх тел, таких как система Солнце — Земля и система Земля — Луна. Протяжённые «семьи» обеих Северной и Южной гало-орбит существуют в каждой точке Лагранжа. Чтобы удержать спутник на орбите требуется орбитальная станция поддержки[en], поскольку гало-орбиты имеют тенденцию быть нестабильными.
Роберт У. Фаркуар[en] впервые использовал название «гало» для этих орбит в 1968 своей кандидатской диссертации[1]. Фаркуар выступал за использование космического корабля на гало-орбите с обратной стороны Луны (точка Лагранжа L2 системы Земля — Луна) в качестве ретрансляционной станции для связи с Аполлоном в миссии к обратной стороне Луны. Космический корабль на такой гало-орбите может быть в непрерывной видимости как с Земли, так и с обратной стороны Луны. В конце концов, ни запуск спутника связи, расположенного в точке Лагранжа L2 системы Земля — Луна, ни старт миссии Аполлона к обратной стороне Луны так и не состоялись[2].
Фаркуар использовал аналитические выражения для представления гало-орбит, но Кэйтлин Хауэлл[en] показала, что более точные траектории могут вычислены численно[3].
Впервые гало-орбита была использована спутником ISEE-3, который был запущен в 1978 году. Он проследовал к точке Лагранжа L1 системы Солнце-Земля и оставался там в течение нескольких лет. Следующей миссией, использующей гало-орбиту, стал совместный проект ЕКА и НАСА по изучению Солнца — космический аппарат SOHO, который прибыл в точку Лагранжа L1 системы Солнце — Земля в 1996 году. Этот аппарат использовал орбиту, напоминающую орбиту аппарата ISEE-3[4]. И хотя многие другие космические аппараты с тех пор следовали в точки Лагранжа, они обычно использовали соответствующие относительные[5] непериодические вариации под названием орбиты Лиссажу[en], чем реальные гало-орбиты. Например, космический аппарат Genesis, созданный в 2001 году, который стал пионером в использовании теории динамических систем, чтобы найти низкоэнергетическую траекторию[en] для выхода на орбиту и схода с неё.
Гало-орбита.