Модификации гравитационных законов бессильны перед аномалией "Пионеров"
Аномалию "Пионеров" (Pioneer) - то есть загадочный дрейф автоматических станций, запущенных NASA к границам Солнечной системы, - нельзя объяснить с помощью каких-либо модификаций гравитационных законов. Такой вывод следует из новой работы, опубликованной норвежскими физиками. В качестве фактора, влияющего на необычное поведение космических кораблей, авторы наиболее авторитетных исследований на эту тему предпочитают рассматривать какие-то более привычные силы, несмотря на то, что конкретные причины аномалии до сих пор не удалось прояснить. С подобной позицией, впрочем, согласны далеко не все ученые.
Автоматические межпланетные станции "Пионер-10" и "Пионер-11" были запущены в 1972 г. для исследования Юпитера и Сатурна. Они прекрасно справились со своей миссией и полностью оправдали ожидания своих конструкторов, отправившись дальше к звездам (в противоположных направлениях). Последние биты данных от "Пионера-10" были получены в начале 2003 года после более чем 30 лет непрерывной работы. В тот момент этот космический корабль находился уже в 12 миллиардах километров от Солнца. Теперь "Пионер-10", с которым уже невозможно связаться, продолжает движение по направлению к звезде Альдебаран (красному гиганту из созвездия Тельца), унося с собой свои тайны. По оценкам специалистов, окрестностей этой звезды он достигнет через 2 миллиона лет.
Удивление вызвал тот факт, что как только "Пионеры" миновали орбиту Урана, радиосигналы, посылаемые назад к Земле от стареющих зондов, стали меняться - непредсказуемо смещаться к коротковолновой части спектра (что эквивалентно действию дополнительной неучтенной силы (помимо солнечной гравитации), дающей замедление и действующей по направлению к Солнцу или к Земле). Это пока еще однозначно не объясненное явление, впервые отмеченное в 1980 году, не дает покоя астрофизикам и специалистам по космонавигации.
С житейской точки зрения эффект, конечно, кажется мелочью - он в 10 миллиардов раз меньше, чем то ускорение, которое мы испытываем со стороны гравитационного поля Земли (aP = (8,74 +/- 1,33) x 10-10 м/с2). Наиболее банальными объяснениями загадочного явления могли бы стать, например, утечка остатков газообразного топлива из двигателей малой тяги, торможение на частицах космической пыли, асимметричное инфракрасное излучение от небольших неостывших выносных ядерных реакторов (RTGs), установленных на борту "Пионеров" и т.д. Однако часть ученых задается вопросом, не может ли аномалия "Пионера" порождаться некими до сих пор неизвестные факторами, которые действуют лишь за пределами Солнечной системы. Рассматривались даже модели с привлечением антиматерии, темного вещества и темной энергии.
Кьелл Танген (Kjell Tangen), физик, работающий в фирме DNV (Норвегия), всесторонне проанализировал создавшуюся ситуацию и пришел к выводу, что ни одна из известных модификаций закона гравитации не в силах описать аномалию, поскольку одновременно с этим требуется правильно описывать поведение внешних планет Солнечной системы (публикация соответствующей статьи предполагается в научном журнале Physical Review D, а пока с ней можно ознакомиться на сайте arXiv.org). При изменении гравитационной составляющей теми способами, которые обеспечивали бы объяснение аномалии "Пионеров", Танген неизбежно получал неправильные результаты для описания движения Урана и Плутона (Нептун в этом смысле оказался исключением).
Существует, впрочем, мнение, что ради объяснения новонайденного эффекта можно было бы пожертвовать и чем-то большим - например, одной из основ Общей теории относительности Эйнштейна - принципом эквивалентности, на который Танген в своих расчетах вовсе не покушался. Как вариант: объекты, на которые действует сила гравитации, согласно так называемой "теории модифицированной инерции" (modified inertia), могут ускоряться по-разному в зависимости от своих прошлых траекторий...
Определенная надежда на то, что загадка "Пионеров" будет наконец разгадана, связана с работой группы Вячеслава Турышева, выпускника Физфака МГУ, работающего ныне в Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA в Пасадене. Сравнительно недавно удалось получить чудом сохранившиеся дополнительные данные от "Пионеров", которые ранее были недоступны из-за архаичных форматов файлов и информационных носителей. Теперь идет тщательный анализ этих данных, включающих информацию о работе "начинки" автоматических станций, в том числе и о температурном режиме "основных подозреваемых" - RTGs. Кроме того, в распоряжении группы попала хранившаяся в музее копия аппаратов-двойников - третий "Пионер", оставленный на Земле после предполетных тестов, позволивших отобрать самые качественные детали для космоса.
В докладе, прочитанном Вячеславом Турышевым в феврале в рамках конференции "Сагитовские чтения - 2007" (ГАИШ), оговаривалась возможность того, что новые данные позволят уточнить направление ускорения, испытываемого аппаратами. Если оно направлено не к Солнцу, а к Земле, то можно будет говорить об эффектах, связанных исключительно с приемной аппаратурой.
Интересно, что само обнаружение аномалии стало возможным практически случайно, благодаря особой упрощенной конструкции системы ориентации "Пионеров" (повторяющей получаемый с Земли сигнал), а вот более совершенные "Вояджеры", "Кассини" и "Новые горизонты", которые вслед за "Пионерами" также отправились в далекий путь покорять дальние рубежи Солнечной системы, по сути, не могут ни подтвердить, ни опровергнуть результаты заслуженных "старичков"...
Источники:
Exotic cause of 'Pioneer anomaly' in doubt - New Scientist
Could the Pioneer anomaly have a gravitational origin? - arXiv.org - gr-qc
Ссылки:
Почему мы до сих пор верим в закон Ньютона? - "Астрофорум"
Aerospace Analysis Helps Confirm Unexplained "Pull" on Spacecraft - The Aerospace Corporation
Pioneer Space Probes Unexpectedly Slow Down In Deep Space - Technovelgy.com
Following in Pioneer's footsteps - Nature
Lessons Learned from the Pioneers 10/11 for a Mission to Test the Pioneer Anomaly - arXiv
Начат штурм гравитационной "аномалии Пионеров" - CNews
NASA, возможно, займется изучением "аномалии космических аппаратов Pioneer" - "Компьюлента"
Справка
Несколько возможных причин странного поведения "Пионеров", которые рассмотрены Филипом Лэйнгом (Philip Laing) и Энтони Лью (Anthony Liu), работавшими над этой проблемой по заданию NASA
- - ошибки в программном обеспечении, использовавшемся для расчета орбиты корабля;
- - воздействие гравитации пояса Койпера (пояса астероидов за пределами орбиты Нептуна) и гравитации Галактики;
- - ошибки в планетарных эфемеридах;
- - ошибки в данных по ориентации Земли, прецессии и нутации;
- - негравитационные эффекты, вызванные влиянием давления солнечных лучей и маневрами по изменению ориентации;
- - солнечный ветер и межпланетная среда;
- - номинальное тепловое излучение и период полураспада плутония;
- - дрейф, связанный с часами, Общей теорией относительности и скоростью гравитации;
- - проблемы, связанные с аппаратурой на станциях слежения.
Статьи по теме
Измерена истинная продолжительность суток на Сатурне
Измерение периода вращения планет с твердой поверхностью для астрономов сейчас не составляет особого труда, а вот в случае газовых гигантов наподобие Сатурна проблемы до сих пор остаются. Из разразившегося кризиса позволили выбраться измерения параметров магнитного поля гигантской планеты.
Разрешен парадокс "Вояджера"
Новая теория претендует на объяснение того странного факта, что межпланетной станции "Вояджер-1", ставшей сравнительно недавно межзвездной, не удалось обнаружить предсказанного ранее "разогрева" аномальных космических лучей при проходе того участка, где солнечный ветер окончательно "гасится" взаимодействием с межзвездным веществом.
Солнечные бури защищают астронавтов
Повышенная солнечная активность на самом деле только сыграла на руку нашим космическим посланцам: бури на Солнце привели к тому, что на борту МКС уровень радиации заметно снизился.
Простая разгадка молчания инопланетян
Возможных объяснений много, а генерировать новые, самые экзотичные идеи в этом направлении - это, скорее, прерогатива научных фантастов, а не ученых, но теперь предложен едва ли не самый простой вариант: другие цивилизации могут просто поступать так же, как и мы.
Инопланетяне теряются в шуме
Американскому исследователю из Мичиганского университета удалось выявить еще одну потенциальную проблему, которая, возможно, мешает нам наладить нормальную связь с внеземными цивилизациями. Новая работа, опубликованная в American Journal of Physics, носит наименование "Физические Пределы Связи, или Почему любая достаточно развитая технология неотличима от шума".
У Земли обнаружен орбитальный компаньон - квазиспутник
Новооткрытый астероид облетает Солнце по орбите, близкой к земной, время от времени становясь чуть ли не еще одной луной нашей планеты. Астрономы называют подобные объекты квазиспутниками, компаньонами или временными лунами.
Спутники будут сажать на привязь
Хозяйственная деятельность человека в космосе развернулась уже столь масштабно, что самое время научиться убирать за собой мусор, чтобы не превращать все околоземное пространство в подобие привокзального общественного туалета. Американская фирма разработала небольшое устройство, использующее для сведения старых спутников с орбиты электродинамический эффект.
Электрический умник досрочно достиг лунной орбиты
Межпланетный зонд SMART-1, запущенный Европейским космическим агентством, перешел с околоземной орбиты на орбиту окололунную. Необычным в этой первой европейской лунной миссии стало то, что медленное поднятие орбиты происходило с использованием эффективного ионного двигателя (иначе говоря, это solar-electric propulsion - солнечно-электрический двигатель).
Рядом с Землей роятся тысячи темных пришельцев-убийц
Согласно выкладкам некоторых астрономов, наша Солнечная система может быть заполнена множеством почти невидимых комет, которые значительно увеличивают риск катастрофических соударений крупных небесных тел с Землей. Эти объекты пока еще никогда не наблюдались воочию, однако ученые уверены, что только наличие этих темных комет в наших космических окрестностях может дать объяснение давним астрономическим загадкам.
Астероид Тутатис подкрался к Земле
Астероид Тутатис - частый гость в окрестностях нашей планеты. Однако в эту среду он сближается с Землей до 1,5 млн км. То есть мы имеем возможность видеть своими глазами самое критичное сближение Земли с астероидом сопоставимого размера за всю историю астрономических наблюдений. Нужно отметить, что Тутатис представляет собой довольно крупный "космический камушек". Астероид примерно такого же размера, как теперь считают, 65 млн лет назад погубил динозавров.
Найдена новая земная "квазилуна"
Земля имеет только один общепризнанный естественный спутник - Луну, однако за последние годы астрономы нашли несколько так называемых "квазилун" - астероидов-"компаньонов", орбиты которых согласуют свое движение с движением Земли по ее орбите вокруг Солнца. Некоторые из них даже способны время от времени становиться "почти настоящими" спутниками нашей планеты, накручивая вокруг нее широкие спирали. В настоящее время такой квазилуной служит астероид, обозначенный как 2003 YN107.
Обнаружена загадочная сила, подталкивающая астероиды к Земле
Ученые из США и Чешской республики впервые сумели зарегистрировать еле заметную, но теоретически очень важную силу негравитационного происхождения, действующую на все небесные тела в Солнечной системе. Для этого пришлось с помощью гигантского космического радара в течение многих лет производить чрезвычайно тонкие измерения орбитального пути одного из околоземных астероидов.
Перед исследованием кометы космический зонд тренируется на астероиде
Космический аппарат Stardust, запущенный НАСА в феврале 1999 года для исследования кометы Вилд-2, воспользуется пролетом мимо малого астероида 2 ноября для того, чтобы проверить работоспособность своих датчиков. Подвернувшийся астероид носит имя Анны Франк.
NASA ударилось в фантастику (12 проектов)
Институт передовых концепций NASA объявил о начале первой фазы отбора предложений по развитию исследований космоса. Выступая посредником между космическим агентством и людьми, готовыми предложить революционные концепции, которые могли бы кардинальным образом изменить подход NASA к космическим исследованиям, сотрудники института выбрали 12 проектов, претендующих на то, чтобы значительно расширить границы изученного космоса.
Марсианский корабль понесет защитный радиационный пояс вместе с собой
Разработчики NASA упорно трудятся над тем, чтобы найти защиту от всепроникающей космической радиации, которая угрожает здоровью и самой жизни астронавтов, отправляющихся в длительные экспедиции на Луну и Марс. При этом некоторые ученые рассматривают самые экзотические варианты, призванные надежно защитить экипаж.
Межзвездный шпионаж: в то время как мы смотрим на Марс, кто-то может смотреть на нас
Роботы-эмиссары, отправленные к нам из других миров, издавна могут контролировать нашу планету, наблюдая медленное развитие жизни и сообщая все подробности своим инопланетным хозяевам. Такой сценарий часто появлялся в литературе, посвященной проблемам внеземных цивилизаций, и теперь Ален Тоф из Университета Торонто постарался изучить эту идею достаточно серьезно для того, чтобы начать осмысленный поиск этих инопланетных "жучков". Мы могли бы уже найти их останки, если бы точно знали, где искать.
Снимки в УФ-лучах открывают тайну происхождения колец Сатурна
Лучшие из всех когда-либо полученных землянами фотографий колец Сатурна в ультрафиолетовых лучах показывают, что во внешней части этого величественного образования содержится гораздо больше льда, чем считалось ранее. Этот факт позволяет сделать самые далекоидущие выводы и высказать некоторые предположения о происхождении этого редкого феномена Солнечной системы.
Космический аппарат "Кассини" передал свои первые изображения Сатурна
Американо-европейский исследовательский корабль "Кассини", запущенный в 1997 году, преодолел большую часть пути от Юпитера к Сатурну и передал свои первые изображения кольценосного гиганта. "Кассини" первым из космических аппаратов выйдет на орбиту вокруг Сатурна и выпустит зонд "Гюйгенс", который совершит посадку на крупнейший спутник Сатурна Титан.
Выяснилось, что мы живем в гигантском межзвездном дымоходе
Первая детальная 3D-карта области космического пространства, окружающего нашу Солнечную систему (размером примерно в 1 тыс световых лет), показывает, что мы находимся посреди большой "норы" или полости, вырезанной в диске Галактики. Скорее всего, эта полость была "пробита" некой взорвавшейся 1-2 млн лет назад звездой.
Разрешена одна из загадок космических лучей
Казалось бы, в одной-единственной цифре не может быть ничего выдающегося, однако это позволило не только разрешить споры о месте рождения пульсара и определить размер его нейтронной звезды (а стало быть, уточнить физическую модель этого объекта), но и, возможно, открыть одну из важнейших тайн космических лучей.
Датчик гравитационных волн уходит под землю
Гравитационные волны - это своего рода "рябь" в пространственно- временном континууме, которая возникает тогда, когда массивные космические тела испытывают ускорение (точнее говоря, гравитационные волны излучаются массами, движущимися с переменным ускорением). Альберт Эйнштейн предположил их существование в рамках своей Общей теории относительности еще в 1915 году. Двигаться гравитационные волны должны были со скоростью света. Однако эти волны очень слабы и их регистрация до сих пор находится на грани технических возможностей.
COROTкие встречи
Французский космический телескоп COROT, разработанный специально для поиска планет, лишь немногим превосходящих по размерам нашу Землю, запущен в космос с казахстанского космодрома Байконур с помощью российского ракетоносителя "Союз-2".
Американский зонд к Плутону, снабженный российскими двигателями, побьет сразу несколько рекордов
Зонд "Новые горизонты" готовится отбыть к окраинам Солнечной системы и, в частности, к Плутону - единственной планете, окрестности которой до сих пор еще не посетили земные аппараты. Мощнейший ракетоноситель "Атлас-5", снабженный российскими двигателями, позволит побить сразу несколько рекордов.
Discovery открыл новый этап космических полетов
Шаттл Discovery стартовал с космодрома на мысе Канаверал и успешно вышел на орбиту, однако появились и тревожные данные: во время старта от корабля отвалился небольшой фрагмент.
Спутники уподобятся рыбешкам
Для того, чтобы ловить и забрасывать на более высокие орбиты спутники, американские инженеры планируют применять "рыболовный линь" длиной 100 километров. Эта привязь, которой вначале предстоит пройти ряд наземных испытаний, в будущем поможет значительно снизить расход ракетного топлива, используя в своих целях всего лишь солнечную энергию и геомагнитное поле.
Раз в 10 000 лет Земля купается в темной материи
Солнечная система в своем движении через космическое пространство может регулярно сталкиваться с чрезвычайно разреженными скоплениями экзотических элементарных частиц, сохранившимися со времен раннего детства Вселенной. Об этом свидетельствуют вычисления швейцарских физиков.
Капсула с солнечным веществом врезалась в землю
NASA сообщило о неудачном завершении уникального, пока что единственного в своем роде эксперимента, направленного на сбор образцов солнечного вещества, рассеянного в космическом пространстве. Они находились в спускаемой капсуле автоматического зонда Genesis, которая 8 сентября упала на территории военного полигона в американском штате Юта.