Эфект «Піянера»

З пляцоўкі Вікіпедыя.
Перайсці да: рух, знайсці
Ілюстрацыя выхаду КА за Сонечную сістэму

Эфект "Піянера" — назіранае адхіленне ў траекторыі руху розных касмічных апаратаў ад чаканай (разлічанай па бягучай мадэлі руху касмічных целаў). Эфект быў знойдзены пры назіранні за першымі касмічнымі апаратамі, якія дасягнулі знешніх межаў Сонечнай сістэмы (перасягнулі арбіту Плутона), - «Піянер-10» і «Піянер-11». Абодва «Піянеры» запавольваюцца пад сумесным дзеяннем сілы гравітацыі Сонца і іншых сіл, аднак пры вельмі дакладным вызначэнні паскарэння (запаволення) апаратаў і параўнанні яго з тэарэтычна разлічаным выяўляецца дадатковая вельмі слабая сіла невядомай прыроды, якая адрозніваецца ад усіх іншых вядомых сіл, якія ўплываюць на апараты.

На сапраўдны момант у навуковым свеце не знойдзена агульнапрынятага тлумачэння гэтаму фенамену. Разглядаюцца розныя гіпотэзы: ад простых тэхнічных (напрыклад, рэактыўная сіла ад уцечкі газу ў апараце) да ўвядзення новых фізічных законаў. Па апошнім звесткам найбольш верагодна, што гэты эфект мае цеплавую прыроду і тлумачыцца анізатрапіяй інтэнсіўнасці цеплавога выпраменьвання апаратаў.

Эфект[правіць | правіць зыходнік]

Эфект выяўляецца ў звестках тэлеметрыі, якія збіраюцца для вылічэння хуткасці і пройдзенай адлегласці «Піянераў». Пры ўліку ўсіх вядомых сіл, якія ўздзейнічаюць на касмічнае цела, выяўляецца дадатковае фіялетавае зрушэнне атрыманага сігналу, якое лінейна расце з часам і інтэрпрэтуецца як вельмі слабая сіла, невытлумачальная бягучай мадэллю. Гэтая сіла выклікае пастаяннае паскарэнне апарата ў бок Сонца, роўнае (8,74 ± 1,33) × 10-10 м/с².

Для апаратаў Вояджэр-1 і Вояджэр-2, чый профіль палёту падобны з «Піянерамі», выяўленага эфекту адхіленні не назіралася. Аднак даследчыкі адзначаюць, што параўнанне не зусім карэктна. «Піянеры» знаходзяцца ў вольным палёце, а іх арыентацыя стабілізавалася за кошт уласнай кручэння апаратаў. У «Вояджэраў» ж патрэбная арыентацыя забяспечваецца малымі імпульсамі манеўровых рухавікоў, што можа аказваць уплыў на траекторыю.[1]

Звесткі ад іншых касмічных апаратаў (Галілеа, Уліс) указваюць на падобны з Піянерамі эфект, але зноў з-за шэрагу прычын (такіх як слабы непрадказальны ўплыў цягі малых рэактыўных рухавікоў, якія выкарыстоўваюцца для кантролю прасторавага становішча апарата) немагчыма вырабіць дакладную колькаснага ацэнку эфекту. Праект Касіні-Гюйгенс таксама меў уплыў сістэмы кантролю становішча ў прасторы, што не дазваляла вырабіць дакладныя вымярэння эфекту. Атрыманы вынік у (26,7 ± 1,1) × 10-10 м/с² не можа пацвердзіць ці абвергнуць існаванне анамаліі [2].

Тлумачэнне: сіла аддачы цеплавога выпраменьвання[правіць | правіць зыходнік]

У 1998 годзе з'явілася гіпотэза, згодна з якой эфект у поўнай меры можа быць растлумачаны недаацэненай сілай аддачы цеплавога выпраменьвання [3][4][5]. Аднак дакладная ацэнка сіл цеплавога выпраменьвання была цяжкая, бо патрабаваліся запісы тэлеметрыі тэмператур апарата і яго дэталёвая цеплафізічныя мадэль, а ні таго, ні другога на той час даступна не было. Больш за тое, усе тэмпературныя мадэлі прадказвалі памяншэнне эфекту з часам, чаго ў першапачатковым аналізе не выявілася.

Адзін за адным гэтыя перашкоды былі вырашаны. Многія старыя запісы тэлеметрыі былі знойдзеныя і аблічбаваныя.[6]. Яны далі графікі энергаспажывання і тэмпературы блокаў апарата. Некалькі каманд пабудавалі падрабязныя тэмпературныя мадэлі,[7][8][9] якія маглі быць правераны на вядомых звестках тэмператур і энергаспажывання, і дазволілі колькасна вылічаць сілу ціску цеплавога выпраменьвання. Працяглы інтэрвал навігацыйных запісаў паказваў, што паскарэнне рэальна змяншалася.[10]

Зноскі

  1. The Pioneer Anomaly. Архівавана з першакрыніцы 26 лютага 2013. Праверана 20 лютага 2013.
  2. John D. Anderson, Eunice L. Lau, Giacomo Giampieri Improved Test of General Relativity with Radio Doppler Data from the Cassini Spacecraft. Архівавана з першакрыніцы 28 жніўня 2011.
  3. Murphy, E.M. A Prosaic explanation for the anomalous accelerations seen in distant spacecraft (1998).
  4. Katz, J.I. (1999). "Comment on “Indication, from Pioneer 10/11, Galileo, and Ulysses data, of an apparent anomalous, weak, long-range acceleration”". Physical Review Letters ({APS) 83 (9): 1892--1892. }
  5. Scheffer, L. (2003). "Conventional forces can explain the anomalous acceleration of Pioneer 10". Physical Review D 67 (8): 084021. doi:10.1103/PhysRevD.67.084021. Bibcode2003PhRvD..67h4021S. 
  6. Turyshev, S.G and Toth, V. and Kellogg, L. and Lau E. and Lee, K. (2006). "A study of the pioneer anomaly: new data and objectives for new investigation". International Journal of Modern Physics D (World Scientific) 15 (01): 1--55. http://arxiv.org/pdf/gr-qc/0512121.pdf. , pages 10-15.
  7. Bertolami, O.; Francisco, F.; Gil, P. J. S.; Páramos, J. (2008). "Thermal analysis of the Pioneer anomaly: A method to estimate radiative momentum transfer". Physical Review D 78 (10): 103001. doi:10.1103/PhysRevD.78.103001. Bibcode2008PhRvD..78j3001B. 
  8. Toth, V.T. and Turyshev, S.G. (2009). "Thermal recoil force, telemetry, and the Pioneer anomaly". Physical Review D (APS) 79 (4): 043011. 
  9. Rievers, B.; Lämmerzahl, C. (2011). "High precision thermal modeling of complex systems with application to the flyby and Pioneer anomaly". Annalen der Physik 523 (6): 439. doi:10.1002/andp.201100081. Bibcode2011AnP...523..439R. 
  10. Turyshev, S.G. and Toth, V.T. and Ellis, J. and Markwardt, C.B. (2011). "Support for temporally varying behavior of the Pioneer anomaly from the extended Pioneer 10 and 11 Doppler data sets". Physical Review Letters ({APS}) 107 (8): 81103. http://arxiv.org/pdf/1107.2886.pdf.