• Wednesday July 17,2019

Zašto NASA 's Pioneer svemirski put tajanstveno usporiti?

Anonim

Prije nego što su Voyager 1 i 2 istraživali vanjski solarni sustav, Pioneer 10 i 11 su utro put. Pokrenute 1972. i 1973., ove su svemirske letjelice prvi put prolazile asteroidnim pojasom, a prvi su izvršili bliske zapažanja Jupitera (Pioneera 10 i 11) i Saturna (Pioneer 11). Kao i njihovi nasljednici, Voyagers i New Horizons, oba pioniri su prošli orbitu Plutona i nastavit će prebrzu vožnju prema sredini Sunčevog sustava.

Pokrećući četiri plutonija-238 radioizotopnog termoelektričnog generatora (RTGs) svaki, Pioneerova svemirska letjelica nosila je mnoštvo znanstvenih uređaja koji su im omogućili fotografiranje i detaljna mjerenja okruženja oko Jupitera i Saturna i vanjskog Sunčevog sustava. Pioniri su također slavno nosili Pioneerovu ploču s slikovnom porukom za sve izvanzemaljce koji su jednog dana mogli susresti zanat; to bi im dala podatke o podrijetlu sondi.
Pioniri su imali neke jedinstvene značajke dizajna koji su im omogućili da ih precizno prate postajama za prijam Zemlje. Oba Pionera su stabilizirana spin (što znači da se okreću oko središnje točke da bi ih držali od zamračenja ili mijenjanja putanje) i zahtijevali su vrlo malo korekcija koraka koji bi mogli začepiti njihovo gibanje. Kombinacija tipa primopredajnika na letjelici i terensko praćenje Dopplera na misije omogućilo je da se njihovo ubrzanje prati do gotovo nevjerojatne točnosti od ~ 10 do 10 m / s kvadratom (m / s2). Voyagerova svemirska letjelica, koja nije stabilizirala spin i oslanja se na učestalije korištenje potisnika, ne može se pratiti na toj razini preciznosti.

Pojavi se anomalija

Pioniri se smatraju najpreciznijom pratećom i upravljanom letjelicom do sada. Ova zapanjujuća točnost u pogledu mjerenja ubrzanja Pionista dovela je do neobičnog otkrića. Razumljivo je da će se sonde usporiti do određene mjere zbog Sunčeve gravitacijske privlačnosti. No, dok su Pioniri dostigli brzinu bijega od Sunca i konačno će napustiti Sunčev sustav, 1980. godine istraživač u NASA-inom Jet Propulsion Laboratoryu primijetio je da su pioniri usporavali više od predviđenih podataka. To se dogodilo u oba Pioneera, pokazujući kao ubrzanje od sunca od 8, 74 ± 1, 33 x 10-10 m / s2.

Iako se ovo može činiti kao vrlo mala razlika u mjerenom ubrzanju od predviđenog ubrzanja, dovelo je do pionirskih ostataka tisuću kilometara bliže Zemlji godišnje nego što je to trebalo biti. Uzrok uvelike zbunio znanstvenike koji su proučavali problem. Čak i takvo malo, neobjašnjivo ubrzanje na suncu sugerira moguću razgradnju načela gravitacije kao što opisuje opća relativnost.

Brojni su ljudi zainteresirani za taj problem. Zašto, pitali su, bili su Pioniri usporeni? Mnogi se čimbenici smatraju mogućim uzrocima ovog neobjašnjivog usporavanja, koji je postao poznat kao Pioneerova anomalija. Može li naše shvaćanje temelja fizike biti pogrešno? Mogu li gravitacijske sile iz okolnog međuzvjezdanog medija koji ispunjavaju prostor između zvijezda biti drugačiji nego što se očekivalo? Može li prašina stvoriti povlačenje na letjelici? Je li anomalija možda bila sekundarna snagama sunčevog zračenja? Može li naše izračune u vezi s točnom pozicijom Zemlje u odnosu na letjelicu biti netočno? Je li se nešto povezalo s letjelicom - otpadnom toplinom, neispravnim potisnikom ili curenjem plina - uzrokujući anomalije?

Osim teorijskih problema s kojima se suočavaju istraživači, još je jedan konkretniji problem bio na putu: Tehničke informacije i snimke Pioneerovih podataka potrebnih za rješavanje problema pohranjeni su na papiru ili na 7 ili 9 tračničkih magnetskih podataka. Identificiranje tih izvora podataka (od kojih su neki bili doslovno u kutijama ispod stubišta i u kontejnerima na putu uništavanja), obnavljanje potrebnog hardvera za čitanje trake i pretvaranje svih tih informacija u moderne medijske formate bio je zastrašujući izazov za nekoliko razine, osobito troškova i radne snage. Planetarno društvo pomoglo je prikupiti sredstva kako bi znanstvenicima poput Slave Turyshev i njegovi suradnici prevladali te izazove.

Objašnjenje javlja

Kada se sve te mogućnosti uzmu u obzir, jedan potencijalni uzrok Pioneerove anomalije opetovano se pojavljuje: toplinski učinci, uglavnom podrijetlom iz četiri RTG-a na svakom Pioneeru. Za potpunu analizu ove mogućnosti, Turyshev i njegovi kolege (osobito Viktor Toth) koristili su predviđenu i stvarnu toplinsku mjerenja kako bi stvorili visoko točni toplinski model letjelice. Prvo su modelirali učinke grijanja od Sunca na prateću licu Pioniri. Tada su se okrenuli izvorima topline na letjelici. Toplina iz RTG-a zrači prema vodilici svemirske letjelice, u smjeru kretanja, a toplina iz kutije elektronike također prvenstveno zrači u tom istom smjeru. To je stvorilo pritisak na sunce (unatrag) na čitavoj letjelici. Kao rezultat toga, ukupna zagrijavanje plovila, kada su uključeni svi čimbenici, bila je asimetrična. U konačnici, Turyshev i njegovi kolege zaključili su da su snage zračenja iz diferencijalnog grijanja letjelice, poznate kao snage toplinske odstupanja, od RTG-ova i elektronike bile dovoljne za objašnjenje cjelokupne Pioneerove anomalije. Dodatna analiza pokazala je da se Pioneerova anomalija također čini da se smanjuje intenzivno s vremenom, vjerojatno kao posljedica radioaktivnog raspadanja RTG-a i usporenog smanjenja snage, pružajući dodatnu potporu za Zaključke koje je dosegao Turyshev.

Na kraju, teorija relativnosti nije prevrnuta, naše razumijevanje fizike nije manjkavo, Pioneerova anomalija je objašnjena zadovoljstvu ljudi, i za sada je pitanje odloženo. Ali priča o Pioneerovoj anomaliji pokazuje kako precizna mjerenja u znanosti mogu generirati nova pitanja, izazvati stare ideje i potaknuti nove načine rješavanja složenih problema.


Ovaj je članak izvorno objavljen na Astronomy.com .


Zanimljivi Članci

NCBI ROFL: Kada je riječ o duljini penisa i ekonomskom rastu, veličina je važna.

NCBI ROFL: Kada je riječ o duljini penisa i ekonomskom rastu, veličina je važna.

Muški orgulje i gospodarski rast: veličina je važna? "Ovaj rad istražuje vezu između ekonomskog razvoja i duljine penisa između 1960. i 1985. godine. Procjenjuje se povećan model Solow koji koristi skup podataka iz zemlje Mankiw-Romer-Weil 121. Utvrđeno je da veličina muškog organa ima suprotan U oblik odnosa s razinom BDP-a 1985. godine.

Razlike u kulturi su važne (čak i unutar islama)

Razlike u kulturi su važne (čak i unutar islama)

Pratio sam događaje u arapskom svijetu samo s udaljenosti. Bilo je puno uzbuđenja na Twitteru i na Facebooku. Budući da nisam nesputan entuzijast za demokraciju, nisam se pridružio u zanosu. Ali jako sam zabrinut zbog onoga što vidim su nerealne pretpostavke i lažne korespondencije. Ovo je veliki problem jer javnost nije u znanju svjetske povijesti i geografije. Na p

Shrews  'Heads Shrink and Grow s godišnjim dobima

Shrews 'Heads Shrink and Grow s godišnjim dobima

Stvaranje skupljenih glava - male, razbijene ljudske glave koje su široko povezane s voodoo i plemenskim ritualima - jeziv je proces, očito puno više nego što je prikazano u Beetlejuiceu . Ali prepustite životinjskom kraljevstvu dokaz da postoji prirodan, manje zlokoban način da se smanji glava. Crve

Zajedničko kemijsko kućanstvo povezano s ženskom neplodnosti

Zajedničko kemijsko kućanstvo povezano s ženskom neplodnosti

Kemikalija pronađena u zajedničkim proizvodima za kućanstvo i kozmetici povezana je s padom plodnosti kod žena, prema novoj studiji. Istraživači su ispitivali više od 1.000 trudnica i otkrili da su oni izloženi višim razinama perfluoriranih kemikalija (PFC) imali više poteškoća s trudnoćom. PFC se kori

Nove vrste Gibbona otkrivene u kineskom grobu

Nove vrste Gibbona otkrivene u kineskom grobu

U onome što bi moglo biti grob bake prvog cara Kine, znanstvenici su neočekivano otkrili kosti izumrle i dosad nepoznate vrste gibbona, otkriva nova studija. Ovi nalazi upućuju na postojanje višeg stupnja raznolikosti majmuna nakon posljednjeg ledenog doba nego što se prije mislilo, te da je broj izumiranja primata zbog ljudi vjerojatno bio podcijenjen. God

Provjera stvarnosti: klimatske promjene

Provjera stvarnosti: klimatske promjene

Globalno zatopljenje Prvo pitanje: Je li to stvarno? Da je. Dok su demanti godinama godinama bili jaki, što je dovelo do neaktivnosti vladinih šokiranih čela, izgleda da čak i zagovornici protiv globalnog zagrijavanja konačno dolaze okolo. I ne trenutak prerano, s obzirom da se ti glacieri još uvijek tope, oceani se još dižu, a zemlja se još zagrijava. Sljedeć