Кредит зображення: NASA
В екології піонер - це «вид, що опинився в безплідному середовищі». Серед людей, піонери "поселяються на невідомій чи незатребуваній території". Серед астрофілів першими нами намагалися дослідити Сонячну систему. Але виявляється, що піонерські зусилля НАСА тепер досягли меншого прогресу до зірок, ніж очікувалося, і питання "чому?".
Коли NASA розробляє місію, припускаються припущення щодо робочого середовища судна. Спочатку у NASA були деякі глибокі занепокоєння щодо того, щоб відправити два зонди Pioneer через пояс астероїдів - зрештою, до цих великих можна було б приєднатися дуже багато маленьких!
Тим часом NASA має спланувати шлях польоту, щоб здійснити судно, куди воно їде. Виходячи з маршруту, корисного навантаження місії та інших вимог, необхідно забезпечити достатню тягу для забезпечення необхідного підйому. Великим фактором, що впливає на тягу, є гравітація - чим більше у вас є, тим більше тяги вам потрібно.
Однією з геніальних речей про Pioneer 10 та 11 був вибір НАСА забезпечити пару двосторонніми комунікаціями, чутливими до доплерівських змін. На основі зсуву частоти НАСА могла визначити швидкість руху судна щодо станцій прийому на Землі. Використовуючи ці дані, NASA може налаштувати рушії, щоб точно настроїти траєкторії зонда до своїх цілей. (Обидва кораблі пролетіли Юпітером, тоді як Піонер 11 зробив проїзд поблизу Сатурна.)
Поки у зондів було паливо, контролери місії могли регулювати швидкість та траєкторії. Але випавши палива, пара могла досягти прогресу лише на основі інерції та рогатки, який забезпечував газовий гігант.
Саме під час інерційного польоту почалися прояви аномалій у рухах двох кораблів. Доплерівські зрушення показали несподіване уповільнення безпосередньо поза орбітою Урана. Приблизно на 20 відстанях земля-сонце (астрономічні одиниці - АС) НАСА почало бачити "зсув синіх" у передачах зонда. Пара продовжувала «співати блюз», перевершуючи орбіту Нептуна на 10 АС пізніше. Сьогодні зонди не виправдали своїх очікуваних місць на відстань, більша, ніж Земля до Місяця ...
Спекуляцій щодо причини синього зсуву є багато. Самі піонери 10 та 11 вже давно виключені як джерело. Більшість мислення цитує несподіване збільшення тяжіння гравітації до Сонця. Передаючи сигнали назад на Землю, електромагнітні промені корабля «падають» далі в гравітаційну сонячну систему, і це колодязь якось «крутіше», ніж думали колись. Сьогодні пара не так далеко, як очікувалося.
Питання: "Яке джерело несподіваного збільшення сили тяжіння, що впливає на зонди?". Одна відповідь полягає у «темній матерії». Як не дивно, інша криється в "темній енергії" - протилежної силі тяжіння у Всесвіті. Третя - в області "теорії струн" (дві локальні "кранки" - еквівалент локальних n-мірних "тектонічних плит" - можуть перетинатися в нашій системі). Одна теорія стосується "зворотного гравітаційного тягнення" (з протилежного боку Сонячної системи навпроти кожного зонда). Також існує ймовірність, що у пари спостерігаються «Сонячні чотириполюсні моменти» або сповільнюються несподіваними матеріалами в поясі Койпера за межами Урана.
Але коли йдеться про розбір злочинців, ми зазвичай можемо отримати поради інспектора Луї з фільму Касабланка: «Зібрати звичайних підозрюваних».
Обидві зонди тепер перебувають на відстані понад 70 АС від Сонця, але все ще знаходяться в поясі Койпера Сонячної системи. Їх схема уповільнення говорить про те, що джерело аномалії є поширеним і постійним. У доповіді від 15 березня 2005 р. Під назвою «Аномалія піонера: тягар тяжіння через пояс Койпера». Хосе А. Дієго та інші дослідники з Інституту астрономії Національного автономного університету Мексики пишуть: "... на початку не потрібно викликати всі темні сили Всесвіту, спершу спробуйте пояснити це явище місцевими, щоденними фізика, і якщо цього недостатньо, використовуйте важку техніку ".
А щоденна фізика? Чому звичайно пояс Койпера! Але не зовсім такий же старий пояс Койпера. Для Хосе та ін, пояс Койпера зараз починається приблизно на 10AU ближче до Сонця - безпосередньо за орбітою Урана - і має товщину 1 AU. Пояс Койпера команди набрав масу майже вдвічі більше, ніж земний - трохи менше десяти разів, ніж було запропоновано. Крім того, маса спрямована на орбіту Урана. Збільшення маси випливає з того, що початкові оцінки загальної маси поясу Койпера базувалися на невеликих розмірах частинок. За рахунок включення льодів більшого розміру - разом із газами до його складу, група вважає, що достатньо маси можна пояснити, чому зонди сповільнюються і сигнали несучих зміщуються.
Команда продовжує говорити: "... важливо зазначити, що пояс також вплине на орбіту Нептуна ...". Ефективно, будь-яке збільшення маси в поясі Койпера призвело б до того, щоб Нептун спіралі трохи ближче до Сонця. Команда оцінює, що центр маси планети зміститься на 1,62 кілометра з кожним повним обертом 164,8 теранових років.
"Розподіл радіальної щільності маси, необхідний для пояснення постійного прискорення до Сонця, вимірюваний піонерськими космічними промислами, можна пояснити моделями формування Сонячної системи". пише команда. Для пояснення більшої концентрації маси навколо орбіти Урана вони продовжують описувати "внутрішній транспорт матеріалу" до орбіти Урана з часом.
Ще одне потенційне джерело несподіваного уповільнення - це тягання судна, викликане стійким потоком частинок всередині пояса. У цьому сценарії пояс Койпера також матиме більше матерії, ніж вважалося спочатку, але цей матеріал буде рівномірно розподілений (для врахування постійних втрат, що спостерігаються в імпульсі кожного зонда).
Яким би не був кінцевим джерелом уповільнення зонду, немає побоювання, що - як і три його найдавніші попередники - пара переверне хід і згорить у будь-якій атмосфері поблизу нас. Цим двом піонерам досі судилося «оселитися на невідомій чи незатребуваній території» як перші емісари людства до зірок.
Автор Джефф Барбур
