Кредит за изображение: НАСА
В екологията пионерът е „вид, установяващ се в предишно безплодна среда“. Сред хората пионерите „се заселват в непозната или непотърсена територия“. Сред астрофилите, Pioneer беше първото ни усилие да проучим слънчевата система. Но изглежда, че пионерските усилия на НАСА сега постигнаха по-малък напредък към звездите от очакваното и въпросът е „Защо?“.
Когато НАСА проектира мисия, се правят предположения за работната среда на плавателния съд. Първоначално НАСА имаше някои дълбоки притеснения относно изпращането на двете сонди на Pioneer през колана на астероидите - в края на краищата всички тези големи можеха да се присъединят от много малки!
Междувременно НАСА трябва да планира път на полета, за да поеме кораба там, където отива. Въз основа на маршрута, полезното натоварване на мисията и други изисквания трябва да се осигури достатъчно тяга, за да се осигури необходимия асансьор. Големият фактор, влияещ върху тягата, е гравитацията - колкото повече разполагате, толкова повече тяга имате нужда.
Едно от гениалните неща за Pioneer 10 и 11 беше изборът на НАСА да оборудва двойката с двупосочна комуникация, чувствителна към смените на доплера. Въз основа на честотните смени НАСА може да определи скоростта на плавателните съдове спрямо приемните станции на Земята. Използвайки тези данни, НАСА може да регулира тласкачите, за да настройва траектории на сондата към техните цели. (И двата плавателни съда летяха от Юпитер, докато Pioneer 11 направи пропуск близо до Сатурн.)
Докато сондите имаха гориво, контролерите на мисията можеха да регулират скорости и траектории. Но след като бъде изчерпано с гориво, двойката може да постигне напредък само въз основа на инерцията и прага на инерция, осигурена от газов гигант.
По време на инерционния полет аномалиите започнаха да се проявяват в движенията на двата плавателни съда. Доплеровите смени показаха неочаквано забавяне непосредствено извън орбитата на Уран. На около 20 разстояния земно-слънце (астрономически единици - АС) НАСА започна да наблюдава „синя смяна“ в предаванията на сондата. Двойката продължи да „пее сините“, докато надмина орбитата на Нептун с 10 AU по-късно. Днес сондите не са достигнали очакваните си места с разстояние, по-голямо от Земята до Луната ...
Спекулациите за причината за синята смяна изобилстват. Самите пионери 10 и 11 отдавна са изключени като източник. Повечето мислене цитират неочаквано увеличение на гравитационното дърпане към Слънцето. Когато предава сигнали обратно на Земята, електромагнитните лъчи на плавателните съдове „падат“ по-добре в гравитацията на слънчевата система и този кладенец е някак „по-стръмен“, отколкото се е смятало някога. Днес двойката не е толкова далеч в своето изходящо пътуване, колкото се очакваше.
Въпросът е: „Какъв е източникът на неочакваното увеличаване на гравитацията, влияещо на сондите?“. Един отговор се крие в „тъмната материя“. Странно е, че друга е в "тъмната енергия" - противоположната сила на гравитацията във Вселената. Трета е в областта на „теорията на струните“ (две локални „брани“ - еквивалент на локални n-мерни „тектонични плочи“ - могат да се пресичат в нашата система). Една теория се отнася до „обратно-гравитационното дърпане“ (от противоположната страна на Слънчевата система срещу всяка сонда). Съществува и възможността двойката да има „Слънчеви квадруполярни моменти“ или да бъде забавена от неочакван материал в пояса на Койпер извън Уран.
Но когато става въпрос за подреждането на извършителите, обикновено можем да вземем съветите на инспектор Луи от филма Казабланка: „Събиране на обичайните заподозрени“.
И двете сонди вече са на повече от 70 AU от Слънцето, но все още са в пояса на Койпер на Слънчевата система. Техният модел на забавяне предполага, че източникът на аномалията е широко разпространен и постоянен. В документ от 15 март 2005 г., озаглавен „Пионерска аномалия: гравитационно дърпане поради пояса на Койпер“. Хосе А. Диего и други изследователи от Института по астрономия на Националния автономен университет в Мексико пишат: „... няма нужда да се позовавате на всички тъмни сили на Вселената в началото, опитайте първо да обясните това явление с местни, всекидневни физика и ако това не е достатъчно, използвайте тежки машини. "
А всекидневната физика? Защо Коланът на Койпер, разбира се! Но не точно същия стар колан на Койпер. За Хосе и други, поясът на Койпер започва на около 10AU по-близо до Слънцето - точно извън орбитата на Уран - и е с дебелина 1 AU. Коланът на Койпер на екипа е натрупал маса почти до два пъти повече от земния - малко по-малко от десет пъти първоначално предложен. Освен това тази маса е пристрастна към орбитата на Уран. Увеличението на масата произтича от факта, че първоначалните оценки за общата маса на колан на Койпер се основават на малки размери на частиците. Чрез включване на пикове с по-голям размер - заедно с газовете в състава му, групата смята, че може да се отчете достатъчно маса, за да се обясни защо забавянето на сондите и сигналите на носача се изместват.
Екипът продължава: „… важно е да се отбележи, че коланът ще повлияе и на орбитата на Нептун…“. Ефективно всяко увеличение на масата в пояса на Койпер би предизвикало спиралата на Нептун малко по-близо до Слънцето. Екипът изчислява, че центърът на масата на планетата би се изместил 1,62 километра при всяка пълна революция от 164,8 теранови години.
„Разпределението на масата на радиалната плътност, необходимо за обясняване на постоянното ускорение към Слънцето, измерено от космическите занаяти на Пионер, може да се обясни с модели на формиране на Слънчевата система.“ пише екипът. За да обяснят по-голямата концентрация на маса около орбитата на Уран, те продължават да описват „вътрешно транспортиране на материал“ към орбитата на Уран във времето.
Друг потенциален източник на неочаквано забавяне е влаченето на плавателния съд, причинено от постоянен поток от частици в колана. В този сценарий Коланът на Койпер също би имал повече материя, отколкото първоначално се смяташе, но този материал ще бъде равномерно разпределен (за да отчита постоянните загуби, наблюдавани във всяка скорост на сондата).
Какъвто и да е най-добрият източник на ускоряването на сондата, няма страх, че - като трите си най-ранни предшественици - двойката ще обърне курса и ще изгори във всяка атмосфера в близост до нас. На тези два пионера все още е предопределено да се установят в непозната или непотърсена територия като първите емисари на човечеството към звездите.
Написано от Джеф Барбър
