Kuvan luotto: NASA
Ekologiassa edelläkävijä on ”laji, joka asettuu aiemmin karuun ympäristöön”. Ihmisten joukossa pioneerit ”asettuvat tuntemattomalle tai valtuuttamattomalle alueelle”. Astrofiilien joukossa Pioneer oli ensimmäinen yrityksemme koettaa aurinkokunta. Mutta näyttää siltä, että NASA: n kaksi uraauurtavaa ponnistelua ovat nyt saavuttaneet vähemmän tähtiä kohti kuin odotettiin ja kysymys on “Miksi?”.
Kun NASA suunnittelee tehtävää, aluksen toimintaympäristöstä tehdään oletuksia. Aluksi NASA: lla oli joitain syviä huolenaiheita kahden Pioneer-koettimen lähettämisestä asteroidivyödyn läpi - loppujen lopuksi kaikki nämä suuret voivat liittyä paljon pieniä!
Sillä välin NASA: n on suunniteltava lentotie kuljettamaan aluksen minne se menee. Reitin, tehtävän hyötykuorman ja muiden vaatimusten perusteella on oltava riittävä työntövoima tarvittavan hissin aikaansaamiseksi. Iso työntövoimaan vaikuttava tekijä on painovoima - mitä enemmän sinulla on, sitä enemmän työntövoimaa tarvitset.
Yksi nerokkaista asioista Pioneer 10: n ja 11: n suhteen oli NASA: n valinta varustaa pari kaksisuuntaisella viestinnällä, joka on herkkä doppler-siirroille. Taajuussiirtojen perusteella NASA voisi määrittää veneen nopeuden suhteessa vastaanottaviin asemiin maapallolla. Tietoja käyttämällä NASA pystyi säätämään potkurit hienosäätääksesi anturin lentoradat tavoitteitaan kohti. (Molemmat veneet lentävät Jupiterilla, kun taas Pioneer 11 lähti ohi Saturnuksen.)
Niin kauan kuin koettimilla oli polttoainetta, operaation ohjaimet pystyivät säätämään nopeuksia ja suuntauksia. Mutta kun polttoainetta ei ollut, pari saattoi edistyä vain Gas Giantin tarjoaman hitauden ja slingshot-momentin perusteella.
Kahden veneen liikkeissä alkoi ilmaantua poikkeamia inertiaalisen lennon aikana. Doppler-siirtymät osoittivat odottamattoman hidastuvuuden juuri Uranuksen kiertoradan ulkopuolella. Noin 20 maan ja auringon etäisyydellä (tähtitieteelliset yksiköt - AU) NASA alkoi nähdä "sinisen siirtymän" koetinlähetyksissä. Pari jatkoi bluesin laulua ylittäen Neptunuksen kiertoradan 10 AU myöhemmin. Nykyään koettimet ovat jääneet odotetuista sijainneistaan etäisyydellä, joka on suurempi kuin maapallon ja kuu ...
Spekulointia sinisen siirtymän syystä on runsaasti. Pioneer 10 ja 11 ovat jo kauan suljettu lähteeksi. Suurin osa ajattelusta viittaa odottamattomaan painovoiman lisääntymiseen kohti aurinkoa. Lähettäessään signaaleja takaisin maahan, veneen sähkömagneettiset säteet “putoavat” edelleen aurinkokunnan painovoimakaivoon, ja se kaivo on jotenkin ”jyrkempi” kuin koskaan ajateltiin. Tänään pari ei ole niin pitkälle matkalla matkaan kuin odotettiin.
Kysymys on: "Mikä on syy odottamattomaan painovoiman lisääntymiseen, joka vaikuttaa koettimiin?". Yksi vastaus on ”tumma aine”. Kummallisesti toinen piilee ”pimeässä energiassa” - vastakkaisella painovoiman vastaisella voimalla maailmankaikkeudessa. Kolmas kohta on ”merkkijono-teoria” (kaksi paikallista ”leimaa” - vastaa paikallisia n-ulotteisia “tektonisia levyjä” - voivat olla risteäviä järjestelmässämme). Yksi teoria liittyy ”takaisin-painovoiman vetämiseen” (aurinkokunnan vastakkaiselta puolelta jokaista koetinta vastapäätä). On myös mahdollista, että parilla on ”aurinko-nelikopolaarisia hetkiä” tai odottamaton aine hidastaa sitä Uperuksen ulkopuolella olevassa Kuiper-vyöhykkeessä.
Mutta kun kyse on rikoksentekijöiden lajittelusta, voimme yleensä ottaa tarkastaja Louien neuvoja elokuvasta Casablanca: "Pyöristä tavalliset epäillyt".
Molemmat koettimet ovat nyt yli 70 AU: n päässä auringosta - mutta silti aurinkokunnan Kuiper-vyön alueella. Niiden hidastuvuuskuvio viittaa siihen, että poikkeaman lähde on laaja ja vakio. 15. maaliskuuta 2005 julkaisussa ”Pioneer-poikkeama: painovoima vetää Kuiper-hihnan takia”. Jose A. Diego ja muut Meksikon autonomisen yliopiston tähtitieteen instituutin tutkijat kirjoittavat: ”… alussa ei tarvitse kutsua kaikkia maailmankaikkeuden pimeitä voimia, yritä ensin selittää tämä ilmiö paikallisella, jokapäiväisellä fysiikka ja jos tämä ei riitä, käytä raskaita koneita. ”
Ja jokapäiväinen fysiikka? Miksi tietysti Kuiper-vyö! Mutta ei aivan samaa vanhaa Kuiper-vyötä. Jose et al: lle Kuiper-vyö alkaa nyt noin 10 AU: n päässä lähempänä aurinkoa - aivan Uranuksen kiertoradan ulkopuolella - ja sen paksuus on 1 AU. Joukkueen Kuiper-vyö on saavuttanut massan melkein kaksinkertaiseksi maapallon massaan - hiukan alle kymmenen kertaa alun perin ehdotetun. Lisäksi tämä massa on esijännitetty kohti Uranuksen kiertorataa. Massan kasvu johtuu siitä, että alkuperäiset arviot Kuiper-hihnan kokonaismassasta perustuivat pieniin hiukkaskokoihin. Sisällyttämällä koostumukseensa suurempia jäitä - kaasujen kanssa - ryhmä uskoo riittävän massan selittävän miksi koettimien hidastuminen ja kantoaaltosignaalien siirtyminen.
Joukkue jatkaa: "... on tärkeää huomauttaa, että vyö vaikuttaisi myös Neptunuksen kiertoradalle ...". Käytännössä mikä tahansa massan nousu Kuiper-hihnassa aiheuttaisi Neptuunin spiraalin hieman lähempänä aurinkoa. Ryhmä arvioi, että planeetan massakeskus muuttuisi 1,62 kilometriä jokaisella 164,8 terraanivuoden täydellä kierroksella.
"Pioneerin avaruuskäsittelyjen mittaama massan radiaalinen tiheysjakauma, joka tarvitaan selittämään jatkuvaa kiihtyvyyttä kohti aurinkoa, voidaan selittää aurinkokunnan muodostumismalleilla." kirjoittaa joukkue. Selittääkseen suuremman massakonsentraation Uraanin kiertoradalla he jatkavat kuvaamaan ”materiaalin kuljetusta sisäänpäin” kohti Uranuksen kiertorataa ajan myötä.
Toinen mahdollinen odottamattoman hidastumisen lähde on vetäminen veneeseen, joka johtuu hihnan tasaisesta hiukkasvirrasta. Tässä skenaariossa Kuiper-vyöllä olisi myös enemmän asiaa kuin alun perin ajateltiin, mutta materiaali jakautuisi tasaisesti (kunkin anturin vauhdissa jatkuvan häviön huomioon ottamiseksi).
Minkä tahansa mittapään hidastumisen lopullinen lähde on, ei ole pelkoa, että - kuten sen kolme aikaisinta edeltäjää - pari kääntää suunnan ja palaa missä tahansa ilmapiirissä lähellämme. Näiden kahden pioneerin on edelleen tarkoitus "asettua tuntemattomalle tai valtuuttamattomalle alueelle" ihmiskunnan ensimmäisinä tähtiä lähettäjinä.
Kirjoittaja Jeff Barbour
