Аномалия «Пионеров»

«Пионер-10» и «Пионер-11» – это легендарные космические зонды. Но в ходе своего полета они оказались не там, где должны были бы оказаться. Получаемая от аппаратов в течение многих лет телеметрия показывала, что их скорость замедлялась немного быстрее, чем ожидалось.

Аномалия

В результате каждый год они пролетали примерно на 5000 километров меньше, чем прогнозировали ученые. Конечно, замедление движения было очень незначительным. Тем не менее хоть эффект и был невероятно маленьким, он наблюдался в течение нескольких десятилетий. Когда диспетчеры миссий в последний раз выходили на связь с «Пионером-10», он находился в 400 000 километрах от того места, где должен был находиться. Это расстояние примерно сравнимо с расстоянием от Земли до Луны. Когда НАСА утратило связь с «Пионером-11» несколькими годами ранее, оно столкнулось с аналогичным отклонением.

Аномальное замедление движения межпланетных станций было вычислено из небольшого постоянного аномального доплеровского сдвига частоты радиосигналов, полученных с космических аппаратов. Для объяснения наблюдаемых явлений были выдвинуты несколько гипотез. Было ясно, что эффект имеет системное происхождение. Например, тяга могла появиться из-за утечки газа. Но конкретная причина аномалии установлена не была. Поэтому некоторые ученые начали рассматривать более экзотические объяснения. Вплоть до того, что предполагалось пересмотреть наше понимание природы гравитации.

Рождение тайны

«Пионер-10» был запущен в 1972 году. Он стал первым в истории космическим аппаратом, пролетевшим мимо Юпитера. Его брат-близнец, «Пионер-11», отправился в космос через год. И впоследствии пролетел мимо Юпитера и Сатурна. Оба зонда в настоящее время выходят из Солнечной системы. Но в совершенно разных направлениях.

Примерно с 1980 года начали стали появляться доказательства того, что параметры движения зондов не укладываются в рассчитанные ранее значения. Это эффект стал известен как аномалия «Пионеров».

Понять причину подобного явления, изучая параметры движения космических аппаратов «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые отлетели от Солнца даже дальше, чем «Пионеры», не получилось. Поскольку «Вояджеры» и «Пионеры» имели разную систему стабилизации. В отличие от «Пионеров», которые имеют спин-стабилизацию, «Вояджеры» имеют так называемую трехосную стабилизацию. Это приводит к большей неопределенности в вычислении теоретического местоположения космических аппаратов.

Возможные объяснения

Предлагалось множество возможных причин аномалии «Пионеров», от вполне простых до весьма экзотических. К ним относятся:

– ошибки наблюдений, включая ошибки измерений и вычислений при определении ускорения;

– аппроксимация / статистические ошибки;

– возможное искажение данных доплеровского радиопередатчика;

– утечка газа, в том числе гелия, выходящего из радиоизотопных термоэлектрических генераторов космических аппаратов (РИТЭГов);

– тепловое излучение от РИТЭГов;

– воздействие солнечного ветра;

– радиационное давление, возникающее в результате передачи микроскопических импульсов в тот момент, когда солнечные фотоны воздействуют на космический аппарат;

– электромагнитные силы из-за электрического заряда космического аппарата;

– колебания и другие изменения во вращении Земли;

– возмущения от гравитационного притяжения планет и более мелких тел Солнечной системы, включая пояс Койпера;

– сопротивление, оказываемое межпланетной средой;

– влияние темной материи;

– неизвестные свойства гравитации.

До 2012 года не было известно, какие из этих объяснений, если среди них таковые имеются, были правильными. Подобное поведение космических аппаратов не однозначно могла объяснить ни одна из предложенных теорий. Поэтому ученые даже рассматривали теории, которые означали изменение нашего понимания законов физики.

Тайна раскрыта

В 2004 году группа исследователей JPL  собрала и проанализировала все данные, хранящиеся в ранних записях, полученных от зондов.

Ученые скопировали оцифрованные файлы навигационного компьютера, который помогал управлять «Пионерами». А также обнаружили более десятка коробок с магнитной лентой под лестницей в JPL. Также им удалось получить архивные файлы из других центров НАСА.

Из этих источников исследователи смогли извлечь достаточно допплеровских и телеметрических данных, начиная с момента запуска космических аппаратов. Чтобы раз и навсегда решить эту головоломку. Оказалось, что тепло, выделяемое электрическими подсистемами зондов и распад их плутониевых термоэлектрических источников энергии как раз и объясняли загадочное замедление. Собственные тепловые излучения зондов были тем фактором, который, хоть и совсем немного, но замедлял их скорость. Это похоже на то, что когда вы едете на машине, и фотоны от ваших фар отталкивают вас назад. Но учитывая огромные скорости и практически полный вакуум пространства, этот эффект проявил себя вполне ощутимо.

Оставьте комментарий

Войти с помощью: 
Optimized with PageSpeed Ninja

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: