A mély űrbe repülés minden bizonnyal sok rejtélyt fog hozni, amelyeket nem tudunk megoldani nagyon hosszú idő alatt. És ez nem meglepő. Amint a Föld első hírnökei áthaladtak az óriásbolygók pályáin, az űr azonnal problémát okozott nekünk. És megoldására azt is javasolták, hogy javítsák a fizikai törvényeket.
Pioneers
Az amerikai űrkutatási programoknak mindig hangos nevek és ambiciózus céljaik voltak. A Mercury program keretében az amerikaiak elvégezték első személyzettel indított repüléseiket és létrehoztak az első űrhajóstesttest. A következő Gemini program során kidolgozták a randevú és a pályára történő dokkolás módszereit. A személyzettel kezelt űrrepülések harmadik programja a hírhedt Apollo program volt. Célja a holdi repülések voltak. A bolygóközi tér és az égitestek tanulmányozására azonban elindult a Pioneer program.
Feladatai részeként az Egyesült Államok 1958 és 1978 között több kutatási szondát küldött az űrbe. Az űrhajó a Naphoz, a Vénuszhoz és a Holdhoz repült, és a velünk közeledő üstökösöket vizsgálta. A "Pioneer-3" felfedezte a Föld második sugárzási övét, és a "Pioneer-7" részt vett Halley üstökösének vizsgálatában. Manapság a program két űrhajója jól ismert. Ezek a Pioneer-10 szondák (1972 márciusában indultak el) és a Pioneer-11 (1973 április) szondák, az egyik legutóbbi.
"Pioneer-10" szonda az összeszerelés során
wikipedia.org
Promóciós videó:
Később a NASA más kutatási programokat indított. Új, fejlettebb szondákkal. 1977-ben, már a Voyager program keretében, a Voyager 1-et és a Voyager 2-t elküldték a Naprendszer távoli bolygóira. És 2003-ban elindult az Új határok program, amelyen belül a New Horizons, Juno és az OSIRIS-REx az űrbe ment. Az 50-es években, amikor a program csak éppen megkezdődött, az Egyesült Államokban az eszközöket az űr úttörőinek tartották, ezért úttörőknek hívták őket. A Pioneer 10 és a Pioneer 11 voltak az első űrhajók, amelyek átrepültek a fő aszteroid övön, és az elsők, akik közelről tanulmányozták a Jupitert.
A Pioneerok lehetett volna az első, aki túlment a Naprendszeren, de 1998-ban a gyorsabb Voyager 1 felülmúlta a Pioneer 10-et, amely vezetője sárga mezével volt ezen a Naprendszer-turnéon.
Rendellenesség
Első alkalommal a szonda repülési útvonalában zavarokat észleltek az 1980-as években. Addigra a szonda már teljesítette fő küldetését. A Pioneer 10 Jupiter közelében 1973 decemberében repült, meghatározva tömegét és mérve a mágneses mezőt. Pioneer 11 pontosan egy évvel később megközelítette a bolygót: 1974 decemberében. Részletes képek készítése után elment a Saturnba. 1979-ben a készülék képeket továbbított a Földről és műholdas Titanról a Földre.
A fő küldetés véget ért, de úgy döntöttek, hogy a Pioneer-10 űrhajó repülési útjának megfigyeléséből származó adatokat felhasználják a Naprendszer tizedik bolygójának keresésére, amint azt még mindig feltételezték. És most ez a kilencedik (a Plútóban történt lerontás után). Ha eltérés lenne a pályán, akkor a tudósok szerint ez egy felfedezetlen bolygó gravitációjának következménye. Az eltérést találták, de ennek a rendellenességnek egyáltalán nem a bolygó állt a Naprendszer szélén. De ami a legérdekesebb, az anomáliát később az iker szondában találták meg.
A "úttörők" és "utazók" kijáratának illusztrációja a Naprendszeren kívül
wikipedia.org
Manapság a járművek különböző irányokba repülnek. A Pioneer 10 a Tejút széle felé mozog, a Taurus csillagkép irányába. Kettő, viszont, a Galaxis központja felé, a Pajzs csillagképe felé irányul. Meg kell érteni, hogy mindkét szonda szabadon repül. Csak az előzőleg kapott gyorsulási és külső erők befolyásolják az űrhajó repülését. Az erők gravitációs és nem gravitációs.
A nem gravitációs tényezők között például a napsugárzás nyomása, amely a Nap felé irányított gyorsulást okoz. És a Nap gravitációja éppen ellenkezőleg, a járműveket a csillag felé húzza, ami a Nap felé irányuló gyorsulást okoz, vagyis lelassítja őket. Minden olyan erőt, amely befolyásolhatja az űrhajó repülését, kiszámítják és figyelembe veszik. Kivéve egyet. Egy ismeretlen és érthetetlen erő visszahúzza a szondákat. Ő az az oka a "úttörők" rejtvényének. Az erő elhanyagolható, de ott van. A legutóbbi, 2002-re elvégzett számítások azt mutatják, hogy a megmagyarázhatatlan negatív gyorsulás nagysága (8,74 ± 1,33) 10–10 m / s2.
Ez elhanyagolható, ám a járművek már körülbelül 400 ezer kilométerrel eltértek a kiszámított pályától. Úgy tűnik, hogy a szondák milliárd kilométert repültek. A "Pioneer-10-vel" való kommunikáció elvesztésének idején (2003. január 23.) több mint 12 milliárd kilométerre volt tőlünk. Ez 82 csillagászati egység, azaz 82 távolság a Földtől a Napig. A „Pioneer-11” -rel való kommunikáció 1995. szeptember 30-án megszakadt. A készülék már 6,5 milliárd kilométerre volt a Napotól, vagyis 43 AU-tól. e.
És melyek ezek a százezrek milliárd kilométerhez képest? De a tudomány számára ezek a jelentéktelen értékek nagy jelentőséggel bírhatnak. A normától való eltérés, a dolgok szokásos megértésétől, azaz az anomáliák jelenthetnek valami jelentős, de még mindig fel nem fedezett jelenlétét. Sőt, az asztrofizikában.
Az Uránusz mozgásának rendellenessége új bolygó - Neptunusz - felfedezéséhez vezetett. A Mercury mozgásában 1859-ben felfedezett rendellenességet csak Albert Einstein relativitáselmélettel magyarázta, amelyet 1915-ben fejlesztett ki. A „úttörők” anomália megoldása a modern fizikát fejjel lefelé fordíthatja, vagy fordítva, nagyon triviális lehet. Ez az oka annak, hogy sok tudósot kísért.
Felmerül a kérdés: hogyan számították ki a tudósok a járművek sebességét és ennek megfelelően a gyorsulást? A szondák már régóta nem állnak rendelkezésre megfigyelés céljából. Sem Hubble, sem más távcső nem fogja látni a tőlünk repülõ szondákat. A szondák sebességszabályozását úgy végezzük, hogy megmérjük a rádiójel Doppler frekvenciaeltolódását, amelyet a szonda irányába küldünk, és visszakapunk tőle. Ugyanazon a Doppler-effektuson alapul, amelyet a járművek sebességének meghatározására használtak. A hatás az úgynevezett lila eltolás formájában, a rádiójelnek a spektrum rövidhullámú tartományába történő eltolódásában nyilvánul meg, ami azt jelenti, hogy a szondák lassulni kezdtek.
De ha olyan hatásról beszélünk, amely befolyásolhatja két szonda mozgását, akkor másokat is befolyásolhat? Már mondtuk, hogy voltak mások a Pioneer program után. De az úttörők hosszú ideig repülnek, további útjavítás nélkül. De a szonda repülési útját és tájolását a nyomógörgők még mindig korrigálják. Ezért a hatás pontos mérését nem lehet elvégezni, ha van ilyen.
A rendellenesség lehetséges okai
Az évek során, amelyet ennek a rejtvénynek a megoldására találtak, sok feltevés került előterjesztésre. És az első a megfigyelések és a kapott adatok értelmezésének hibája. De szinte azonnal elhagyták. A rendellenességet különféle okok miatt tulajdoníthatták. Fékezés a bolygóközi közegen (por, gázfelhők stb.). Kuiper öv tárgyak gravitációs vonzereje. Szivárgó gáz, például hélium, amelyet munkafolyadékként használnak a radioizotóp-generátorokban. Az okot a szonda felhalmozódott elektromos töltése által okozott elektromágneses erőkre is felkutatták. És természetesen azt tulajdonították a sötét anyag vagy a sötét energia hatására. Nem a javaslatok nélkül a meglévő fizika javítására. A korábbi feltételezések nem gravitációs magyarázatot adtak a hatásról. Mordechai Milgrom izraeli fizikus 1983-ban javasolta az úgynevezett módosított Newtoni dinamika (MOND) elméletét. Példa egy alternatív gravitációs elméletre. A MOND szerint rendkívül alacsony gyorsulással mozgó testekkel való foglalkozáskor a newtoni mechanikát javítani kell.
Úgy tűnik azonban, hogy a "Pioneerok" rendellenes gyorsulásának oka megtalálható. De először mondjunk egy kicsit az eszközök tervezéséről. A szonda tudományos műszerekkel és 2,75 méter átmérőjű parabolikus antennával van felszerelve a földdel való kommunikációhoz. Ehhez a berendezéshez tápellátásra volt szükség. Nézd meg az úttörők építkezését. Lát-e benne műholdak számára ismerős napelemeket? Nem. A Naprendszer távoli bolygóit felfedező űrhajóknak nincs értelme a Napelemeknek. Ahogy mélyebbre térnek az űrbe, a napsugárzás intenzitása csökken. A nap energiája már nem elegendő a napelemek működéséhez.
A "Pioneer-10" készülék diagramja
wikipedia.org
Rendszerünk belső bolygóira repülõ szondákkal ellentétben a plutónium-238-at használó radioizotóp termoelektromos generátorokat a Jupiterre, a Szaturnuszra és más távoli bolygókra irányuló repülések fedélzetére telepítik. Ezek nem atomreaktorok. Más módon működnek. A radioizotóp-generátorok hőenergiát használnak fel, amely a radioaktív izotópok természetes bomlása során szabadul fel, és termoelektromos generátorral elektromosá alakítja. A plutónium-238 éppen ilyen radioaktív izotóp, amelynek bomlása hajtja a szondák fedélzetén lévő berendezéseket. Mindegyik szonda négy generátorral rendelkezik, amelyeket két három méteres kitámasztórúdra rögzítenek, a készülék tudományos műszereitől távol.
Kutatócsoportot hoztak létre az Egyesült Államok Nemzeti Repülési Ügynökségének Jet Propulsion Laboratory-ban a Pioneers anomália tanulmányozására. A honfitársunk, a Moszkvai Állami Egyetem Fizikai Tanszékének diplomája, Vjacseszlav Turõšev vezette. A kutatók képesek voltak összeállítani egy matematikai modellt, amely megmagyarázza a "Pioneerok" legalább 70% -os anomális gyorsulását. Véleményük szerint az egész lényege a szonda különböző irányokból származó hőáramai. És a fő hőforrás a radioizotóp-generátorok, amelyek energiát szolgáltattak a fedélzeti berendezéshez. Hő keletkezett a műszerek működéséből. A műszerek kikapcsolásával egyre több energiát költöttek a szonda melegítésére. A hőt sugárzott az űrbe. A becsült repülési út kiszámításakor alulbecsülték a termikus sugárzás visszatérő erejét. A hőkibocsátás nyomása azonban egyenetlen. Repülés közben a szonda stabilizálódik a hossztengely körül történő forgatással. A hossztengelyre merőlegesen sugárzott hő minden irányban egyenletesen oszlik el, és nem befolyásolja a szondák mozgását. De a tengely mentén is van sugárzás. És egyenetlenül sugárzik. A számítások kimutatták, hogy a járművek mozgási irányában sugárzott hőáram nagyobb visszatérést eredményez, mint az ellenkező irányban halad, azaz túlterheli azt, és fékezés hatását váltja ki.vagyis felülmúlja és gátló hatást vált ki.vagyis felülmúlja és gátló hatást vált ki.
Az adóantenna hátulnézete
nasa.org
De mi az oka a fennmaradó 30% -nak? Talán sikerült magyarázatot találni a portugál Plazma- és Nukleáris Fúziós Intézet fizikusainak. Ugyanezt az utat követték, mint Turiszhev csoportjának. De nagyobb figyelmet fordítottunk a szonda adóantennájára, amelynek, emlékezetünkre áll, majdnem három méter átmérőjű. A szonda matematikai modellje alapján új számításokat végezve arra a következtetésre jutottak, hogy az antenna hátulján visszavert hő sugárzás ugyanazt a hiányzó impulzust adja.
Nos, a tudósokat kísértő rejtély úgy tűnik, hogy megoldódott. Az emberiség folytatja az űrkutatást. Új rejtvények és megoldások izgalmas keresése érdekében.
naturalphilosophy.org
Szergej Sobol