Anomalia sond Pioneer

Artystyczna wizja sondy Pioneer na krańcach Układu Słonecznego

Anomalia sond Pioneer – obserwowane rozbieżności między przewidywanymi trajektoriami sond kosmicznych, a ich prawdziwym torem lotu. Efekt ten jest najbardziej wyraźny w przypadku sond Pioneer 10 i Pioneer 11. Spekulacje przestawiały całe spektrum możliwości, od błędnej konstrukcji pojazdów powodującej wyciek gazów, poprzez istnienie nieznanych efektów i zjawisk, aż do konieczności całkowitego przebudowania współczesnych teorii fizycznych.

Efekt ten zauważony został przy okazji analizy danych prędkości i położenia powstałych przez określenie przesunięcia dopplerowskiego sygnału radiowego wysyłanego przez sondy. Po uwzględnieniu wszystkich sił działających na pojazdy naukowcy odkryli istnienie małej nieznanej siły, powodującej przyspieszenie obu pojazdów w kierunku do Słońca o (8,74 ± 1,33) × 10−10 m/s2.

Dane uzyskane z sond Galileo i Ulysses wykazały podobną prawidłowość, aczkolwiek z wielu względów (bliskość Słońca, stabilizacja trójosiowa pojazdu) nie mogą być one uznane za wystarczająco wiarygodne, aby uwzględnić je w poszukiwaniach wyjaśnienia anomalii.

Szczególność sond Pioneer 10 i 11, umożliwiająca dokładne badanie anomalii na podstawie danych telemetrycznych, polega na tym, że oba pojazdy podczas całego swojego lotu międzyplanetarnego, były stabilizowane obrotowo, co wykluczało zaburzenia trajektorii spowodowane odpalaniem silników manewrowych.

Rozpatrywano następujące możliwe wytłumaczenia anomalii:

Sondy Pioneer 10 i 11 ze względu na wyczerpanie się zapasów paliwa izotopowego w generatorach nie dostarczają już nowych danych (Pioneer 11 od roku 1995, Pioneer 10 od 2003)[1].

Najprawdopodobniejszym wyjaśnieniem anomalii okazała się, po starannym zbadaniu archiwalnych danych i zbudowaniu modelu termicznego sondy, asymetryczna emisja ciepła z jej generatorów radioizotopowych i aparatury pokładowej. Pierwsze wyniki analizy archiwalnych danych opublikowane zostały w sierpniu 2011[2]. Analizowane dane obejmowały okres 23,1 roku dla sondy Pioneer 10 i 10,75 roku dla Pioneer 11. Wyniki potwierdziły istnienie anomalii, obserwując oznaki jej malenia z czasem, w tempie około 2×10−11 m/s2/rok. W roku 2012 opublikowane zostały wyniki pełnej analizy termicznej, pozwalającej wyliczyć siłę reakcji promieniowania działającą na sondę Pioneer 10 i porównać wyniki z danymi nawigacyjnymi[3]. Uzyskane wyniki są zgodne z hipotezą, że źródłem anomalii jest siła reakcji promieniowania cieplnego emitowanego przez generatory radioizotopowe i przez korpus sondy.

Przypisy

  1. ↑ Jia-Rui C. Cook: Study finds heat is source of 'Pioneer anomaly' (ang.). Phys.org, 2012-07-18. [dostęp 2012-07-18].
  2. ↑ Slava G. Turyshev, Viktor T. Toth, Jordan Ellis, Craig B. Markwardt. Support for temporally varying behavior of the Pioneer anomaly from the extended Pioneer 10 and 11 Doppler data sets. „Phys. Rev. Lett.”. 107, s. 081103, 19 sierpnia 2011. DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.081103. arXiv:1107.2886 (ang.). 
  3. ↑ Slava G. Turyshev, Viktor T. Toth, Gary Kinsella, Siu-Chun Lee, Shing M. Lok, and Jordan Ellis. Support for the thermal origin of the Pioneer anomaly. „Phys. Rev. Lett.”. 108, s. 241101, 2012. DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.241101. arXiv:1205.2507 (ang.). 

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

Pioneer 10 or 11 in outer solar system.jpg
Pioneer 10 on its flight in the outer solar system.