Syvän avaruuteen lentäminen tuo varmasti monia mysteerejä, joita emme pysty ratkaisemaan kovin pitkään. Ja tämä ei ole yllättävää. Heti, kun maapallon ensimmäiset sanansaattajat ohittivat jättiläisten planeettojen kiertoradat, avaruus antoi heti ongelman. Ja sen ratkaisemiseksi ehdotettiin jopa fysiikan lakien oikaisemista.
Pioneers
Amerikan avaruustutkimusohjelmilla on aina ollut kuulostavat nimet ja kunnianhimoiset tavoitteet. Mercury-ohjelman puitteissa amerikkalaiset tekivät ensimmäiset miehitetyt lennot ja perustivat ensimmäisen astronauttijoukon. Seuraavan Gemini-ohjelman aikana kehitettiin tapaamismenetelmiä ja telakointia kiertoradalla. Kolmas miehitettyjen avaruuslentojen ohjelma oli pahamaineinen Apollon ohjelma. Sen tavoitteena oli miehitetyt lennot kuuhun. Mutta planeettavälisen avaruuden ja taivaankappaleiden tutkimiseksi Pioneer-ohjelma käynnistettiin.
Osana tehtäväänsä, Yhdysvallat lähetti useita tutkimuskoettimia avaruuteen vuosina 1958 - 1978. Avaruusalukset lentävät auringon, Venuksen ja Kuun suuntaan, tutkivat meitä lähestyviä komeeteita. "Pioneer-3" löysi maan toisen säteilyvyön, ja "Pioneer-7" osallistui Halleyn komeetan tutkimukseen. Nykyään kaksi ohjelman avaruusalusta tunnetaan hyvin. Nämä ovat Pioneer-10-anturit (käynnistettiin maaliskuussa 1972) ja Pioneer-11 (huhtikuu 1973), yksi viimeisimmistä.
Anturi "Pioneer-10" kokoonpanoprosessissa
wikipedia.org
Mainosvideo:
Myöhemmin NASA käynnisti muut tutkimusohjelmat. Uusilla, edistyneemmillä antureilla. Vuonna 1977 Voyager 1 ja Voyager 2 lähetettiin jo Voyager-ohjelman puitteissa aurinkokunnan kaukaisille planeetoille. Ja vuonna 2003 käynnistettiin New Frontiers -ohjelma, jonka sisällä New Horizons, Juno ja OSIRIS-REx menivät avaruuteen. Mutta 50-luvulla, kun ohjelma oli vasta alkamassa, sen laitteita Yhdysvalloissa pidettiin avaruuden pioneereina, ja siksi niitä kutsuttiin "pioneereiksi". Pioneer 10 ja Pioneer 11 olivat ensimmäiset avaruusalukset, jotka lentävät pääasteroidivyöhykkeen läpi, ja ensimmäiset, jotka opiskelivat Jupiteria lähietäisyydeltä.
Pioneerit olisivat voineet olla ensimmäiset, jotka menivät aurinkokunnan ulkopuolelle, mutta vuonna 1998 nopeampi Voyager 1 ohitti Pioneer 10: n, jolla oli johtajan keltainen paita tällä aurinkokunnan kiertueella.
poikkeus
Ensimmäistä kertaa poikkeavuus koettimien lentoradalla havaittiin 1980-luvulla. Siihen mennessä koettimet ovat jo suorittaneet päätehtävänsä. Pioneer 10 lensi lähellä Jupiteria joulukuussa 1973, määrittelemällä massan ja mittaamalla sen magneettikentän. Pioneer 11 lähestyi planeettaa tarkalleen vuotta myöhemmin: joulukuussa 1974. Yksityiskohtaisen kuvan ottamisen jälkeen hän meni Saturnukseen. Vuonna 1979 laite lähetti kuvia planeetasta ja sen satelliitista Titan maan päälle.
Pääasiallinen tehtävä päättyi, mutta päätettiin käyttää Pioneer-10-avaruusaluksen lentotien seurannan tietoja etsimään aurinkojärjestelmän kymmenennettä planeettaa, kuten vielä oletettiin. Ja nyt se on yhdeksäs (Pluton mielenosoituksen jälkeen). Jos lentoradalla tapahtui poikkeama, niin tiedemiesten uskoessa, tämä olisi seuraus paljastamattoman planeetan painovoimasta. Poikkeama todettiin, mutta syynä tähän poikkeavuuteen ei missään nimessä ollut aurinkokunnan reunalla oleva planeetta. Mutta mikä on mielenkiintoisin, poikkeavuus löydettiin myöhemmin kaksoisanturista.
Kuva "Pioneerien" ja "Voyagersien" poistumisesta aurinkokunnan ulkopuolelle
wikipedia.org
Nykyään ajoneuvot lentävät eri suuntiin. Pioneer 10 liikkuu Linnunradan reunaa kohti Härän tähdistö-suunnassa. Sen kaksoset taas ovat kohti galaksin keskustaa, kohti kilpiä. On ymmärrettävä, että molemmat koettimet ovat nyt vapaassa lennossa. Ainoastaan aikaisemmin saadut kiihtyvyys- ja ulkoiset voimat vaikuttavat avaruusaluksen lentoon. Voimat ovat painovoimaisia ja ei-painovoimaisia.
Muiden kuin gravitaatioon liittyvien joukossa, esimerkiksi aurinkosäteilyn paine, joka aiheuttaa auringosta suunnatun kiihtyvyyden. Ja auringon painovoima päinvastoin vetää ajoneuvoja kohti tähtiä aiheuttaen kiihtyvyyden kohti aurinkoa, ts. Se hidastaa niitä. Kaikki voimat, jotka voivat vaikuttaa avaruusaluksen lentoon, lasketaan ja otetaan huomioon. Paitsi yksi. Yksi tuntematon ja käsittämätön voima vetää anturit takaisin. Juuri hän on syy "Pioneerien" arvoitukselle. Voima on vähäinen, mutta se on olemassa. Viimeisimmät laskelmat, jotka on saatu vuoteen 2002 mennessä, osoittavat, että selittämättömän negatiivisen kiihtyvyyden suuruus on (8,74 ± 1,33) 10–10 m / s2.
Tämä on merkityksetöntä, mutta on jo johtanut ajoneuvojen poikkeamiseen noin 400 tuhatta kilometriä lasketusta radasta. Vaikuttaa siltä, että koettimet ovat lentäneet miljardeja kilometrejä. Kun yhteys Pioneer-10: n kanssa hävisi (23. tammikuuta 2003), se oli yli 12 miljardin kilometrin päässä meistä. Nämä ovat 82 tähtitieteellistä yksikköä, toisin sanoen 82 etäisyyttä maasta aurinkoon. Yhteys "Pioneer-11": n kanssa katkesi 30. syyskuuta 1995, laite oli jo 6,5 miljardin kilometrin päässä aurinkoa eli 43 AU. e.
Ja mitä nämä sadat tuhannet ovat verrattuna miljardeihin kilometreihin? Mutta tiedelle nämä merkityksettömät arvot voivat olla erittäin tärkeitä. Poikkeaminen normista, tavanomaisesta asioiden ymmärtämisestä, toisin sanoen poikkeavuudet voivat osoittaa, että on olemassa jotain merkittävää, mutta silti löytämätöntä. Lisäksi astrofysiikassa.
Uranuksen liikkeen poikkeavuudet johtivat uuden planeetan - Neptunuksen - löytämiseen. Elohopean liikkeessä havaittu poikkeama, joka löydettiin vuonna 1859, selitettiin vain Albert Einsteinin yleisellä suhteellisuusteorialla, jonka hän kehitti vuonna 1915. Ratkaisu "Pioneerien" poikkeavuuteen voi kääntää modernin fysiikan ylösalaisin tai päinvastoin olla melko triviaalia. Siksi se kummittelee monia tutkijoita.
Voi syntyä kysymys: kuinka tutkijat laskivat ajoneuvojen nopeuden ja vastaavasti kiihtyvyyden? Koettimet eivät ole pitkään olleet käytettävissä tarkkailuun. Mikään Hubble tai mikään muu kaukoputki ei näe koettimia, jotka lentävät meiltä. Koettimien nopeuden säätö suoritetaan mittaamalla radiosignaalin Doppler-taajuussiirto, joka lähetetään koettimen suuntaan ja vastaanotetaan siitä takaisin. Se perustuu samaan Doppler-ilmiöön, jota käytetään ajoneuvojen nopeuden määrittämiseen. Vaikutus ilmeni ns. Violettivaihteena, radiosignaalin siirtymisenä spektrin lyhytaaltoalueelle, mikä tarkoittaa, että koettimet alkoivat hidastua.
Mutta jos puhumme vaikutuksesta, joka voi vaikuttaa kahden koettimen liikkeeseen, niin se voi vaikuttaa myös muihin? Olemme jo sanoneet, että Pioneer-ohjelman jälkeen oli muitakin. Mutta pioneerit ovat lennossa ilman ylimääräisiä kurssikorjauksia pitkään. Mutta potkurit korjaavat edelleen muiden koettimien lentoreittiä ja suuntaa. Siksi vaikutuksen tarkkaa mittausta, jos sellaista on, ei voida tehdä.
Mahdolliset poikkeaman syyt
Vuosien kuluessa, joka on omistettu ratkaisujen löytämiseen tähän palapeliin, on esitetty monia oletuksia. Ja ensimmäinen on virheitä havainnoissa ja saatujen tietojen tulkinnassa. Mutta hänet hylättiin melkein heti. Poikkeama johtui useista syistä. Jarrutus planeettojenvälisellä väliaineella (pöly, kaasupilvet jne.). Kuiper-hihnan esineiden painovoimainen vetovoima. Vuotavaa kaasua, kuten heliumia, käytetään työnesteenä radioisotooppigeneraattoreissa. Syytä etsittiin myös koettimien kertyneen sähkövarauksen aiheuttamiin sähkömagneettisiin voimiin. Ja tietenkin, se johtui tumman aineen tai tumman energian vaikutuksesta. Ei ilman ehdotuksia olemassa olevan fysiikan korjaamiseksi. Aikaisemmat oletukset tarjosivat vaikutelmalle ei-gravitaation. Israelilainen fyysikko Mordechai Milgrom ehdotti vuonna 1983 niin kutsuttua modifioidun Newtonin dynamiikan teoriaa (MOND). Hän on esimerkki vaihtoehtoisesta painovoiman teoriasta. MOND: n mukaan Newtonin mekaniikka on korjattava, kun kyse on kehoista, jotka liikkuvat erittäin alhaisella kiihtyvyydellä.
Syy "Pioneerien" poikkeavalle kiihdytykselle näyttää kuitenkin olevan löydetty. Mutta ensin sanotaanpa vähän laitteiden suunnittelusta. Anturit on varustettu tieteellisillä välineillä ja parabolisella antennilla, jonka halkaisija on 2,75 metriä kommunikointiin maan kanssa. Kaikki tämä laite tarvitsi virtalähteen. Katso pioneerien rakentamista. Näetkö siinä satelliiteille tuttuja aurinkopaneeleja? Ei. Avaruusaluksilla, jotka etsivät aurinkokunnan kaukaisia planeettoja, aurinkopaneeleilla ei ole mitään järkeä. Kun siirryt syvemmälle avaruuteen, auringon säteilyn voimakkuus laskee. Auringon energia ei enää riitä aurinkokennojen toimintaan.
Kaavio "Pioneer-10" -laitteesta
wikipedia.org
Toisin kuin järjestelmän sisällä oleville planeetoille lentävät koettimet, plutonium-238: a käyttävät radioisotooppiset lämpögeneraattorit asennetaan alukselle lennoille Jupiteriin, Saturnukseen ja muihin kaukaisiin planeettoihin. Nämä eivät ole ydinreaktoreita. He toimivat eri tavalla. Radioisotooppigeneraattorit käyttävät lämpöenergiaa, joka vapautuu radioaktiivisten isotooppien luonnollisen hajoamisen aikana, ja muuntaa se lämpöä käyttävän generaattorin avulla sähköksi. Plutonium-238 on juuri sellainen radioaktiivinen isotooppi, jonka hajoaminen saa aikaan koettimissa olevan laitteen. Jokaisessa anturissa on neljä generaattoria, jotka on kiinnitetty kahteen kolmen metrin tukijalkaan, poispäin laitteen tieteellisistä välineistä.
Yhdysvaltain kansallisen ilmailuviraston (Jet Propulsion) laboratorioon perustettiin tutkimusryhmä tutkimaan Pioneers-anomaliaa. Sitä johtaa maanmiehemme, Moskovan valtionyliopiston fysiikan laitoksen valmistunut Vjačeslav Turyshev. Tutkijat pystyivät rakentamaan matemaattisen mallin, joka selittää "Pioneerien" epänormaalin kiihtyvyyden vähintään 70%. Heidän mielestään koko kohta on mittapäästä tulevissa lämpövuodoissa eri suuntiin. Ja tärkein lämmönlähde on radioisotooppigeneraattorit, jotka toimittivat energiaa ajoneuvon laitteille. Lämpöä syntyi instrumenttien toiminnasta. Kun instrumentit sammutettiin, yhä enemmän energiaa käytettiin koettimien lämmitykseen. Lämpö säteilytettiin avaruuteen. Arvioitua lentorataa laskettaessa aliarvioitiin lämpöäteilyn takaisinvoiman voima. Lämmön säteilypaine on kuitenkin epätasainen. Lennon aikana koettimet vakautetaan kiertämällä pitkittäisakselin ympäri. Pituusakseliin nähden kohtisuoraan säteilytetty lämpö häviää kaikkiin suuntiin tasaisesti eikä vaikuta koettimien liikkeeseen. Mutta akselilla on myös säteilyä. Ja se säteilee epätasaisesti. Laskelmat ovat osoittaneet, että ajoneuvojen liikesuuntaan emittoitunut lämpövuoto antaa suuremman paluun kuin vastakkaiseen suuntaan kulkeva, ts. Se ylittää sen ja aiheuttaa jarrutusvaikutuksen.eli se voittaa sen ja aiheuttaa estävän vaikutuksen.eli se voittaa sen ja aiheuttaa estävän vaikutuksen.
Lähettävän antennin taustakuva
nasa.org
Mutta mikä on syy jäljelle jääville 30 prosentille? Ehkä Portugalin plasma- ja ydinfuusioinstituutin fyysikot onnistuivat löytämään selityksen. He seurasivat samaa polkua kuin Turyshev-ryhmä. Mutta kiinnitimme enemmän huomiota koettimien lähetysantenniin, jonka muistettava on läpimitaltaan lähes kolme metriä. Tehtyään uusia mittapisteiden matemaattiseen malliin perustuvia laskelmia he päättelivät, että antennin takapuolelta heijastuva lämpö säteily antaa saman puuttuvan impulssin.
Tutkijoita ahdistanut mysteeri näyttää ratkaistuun. Ihmiskunta jatkaa avaruustutkimusta. Uusille palapeleille ja jännittävälle ratkaisuhaulle.
naturalphilosophy.org
Sergey Sobol