Létání do hlubokého vesmíru jistě přinese mnoho záhad, které nebudeme schopni vyřešit ve velmi dlouhé době. A to není překvapivé. Jakmile první poslové Země prošli oběžné dráhy obřích planet, vesmír nám okamžitě dal problém. A aby se to vyřešilo, bylo dokonce navrženo opravit fyzikální zákony.
Průkopníci
Americké programy průzkumu vesmíru vždy měly silné názvy a ambiciózní cíle. V rámci programu Merkur provedli Američané první lety s posádkou a vytvořili první sbor astronautů. V průběhu následujícího programu „Blíženci“byly vypracovány metody setkání a dokování na oběžné dráze. Třetí program kosmických letů s posádkou byl notoricky známý program Apollo. Jeho cílem byly lety s posádkou na Měsíc. Ale pro studium meziplanetárního prostoru a nebeských těles byl spuštěn program Pioneer.
V rámci svých misí poslaly Spojené státy několik výzkumných sond do vesmíru v letech 1958 až 1978. Kosmická loď letěla na Slunce, Venuši a Měsíc, vyšetřovala komety, které se k nám přibližovaly. „Pioneer-3“objevil druhý radiační pás Země a „Pioneer-7“se zúčastnil studie Halleyovy komety. Dnes jsou dobře známy dvě kosmické lodi tohoto programu. Jedná se o sondy Pioneer-10 (zahájeno v březnu 1972) a Pioneer-11 (duben 1973), jedna z posledních spuštěných.
Sonda "Pioneer-10" v procesu montáže
wikipedia.org
Propagační video:
Později NASA spustila další výzkumné programy. S novými, pokročilejšími sondami. V roce 1977, již v rámci programu Voyager, byly Voyager 1 a Voyager 2 poslány na vzdálené planety sluneční soustavy. V roce 2003 byl spuštěn program Nové hranice, v jehož rámci se do vesmíru dostaly New Horizons, Juno a OSIRIS-REx. Ale v padesátých letech, kdy program právě začínal, byla jeho zařízení ve Spojených státech považována za průkopníky vesmíru, a proto se jim říkalo „průkopníci“. Pioneer 10 a Pioneer 11 byly první kosmickou lodí, která proletěla hlavním asteroidním pásem, a první, kdo studoval Jupitera zblízka.
Pionýři mohli být první, kdo překročil sluneční soustavu, ale v roce 1998 rychlejší Voyager 1 předběhl Pioneer 10, který měl na tomto turné sluneční soustavy žlutý dres vůdce.
Anomálie
Poprvé byla v 80. letech objevena anomálie v letové dráze sond. Do této doby sondy již dokončily svou hlavní misi. Pioneer 10 létal poblíž Jupiteru v prosinci 1973, specifikoval jeho hmotnost a změřil jeho magnetické pole. Pionýr 11 se přiblížil k planetě přesně o rok později: v prosinci 1974. Poté, co pořídil podrobné fotografie, šel do Saturn. V roce 1979 zařízení přeneslo na planetu obrazy planety a jejího satelitu Titan.
Hlavní mise skončila, ale bylo rozhodnuto použít data z monitorování letové dráhy kosmické lodi Pioneer-10 k vyhledání, jak se stále předpokládalo, desáté planety sluneční soustavy. A teď je to deváté (po snížení v Pluto). Pokud by byla trajektorie odchylka, pak, jak vědci věřili, by to byl důsledek gravitace neobjevené planety. Byla zjištěna odchylka, ale příčinou této anomálie nebyla v žádném případě planeta na okraji sluneční soustavy. Co je však nejzajímavější, anomálie byla následně nalezena ve dvojčině.
Ilustrace výstupu „Pionýrů“a „Voyagers“mimo sluneční soustavu
wikipedia.org
Dnes vozidla létají různými směry. Průkopník 10 se pohybuje směrem k okraji Mléčné dráhy, ve směru souhvězdí Býk. Jeho dvojče, na druhé straně, je směrem ke středu Galaxie, k souhvězdí Štítu. Mělo by být zřejmé, že obě sondy jsou nyní ve volném letu. Pouze dříve získané zrychlení a vnější síly ovlivňují let kosmické lodi. Síly jsou gravitační a gravitační.
Mezi gravitační patří například tlak slunečního záření způsobující zrychlení nasměrované ze Slunce. A naopak gravitace Slunce táhne vozidla směrem ke hvězdě a způsobuje zrychlení směřující ke Slunci, to znamená, že je zpomaluje. Všechny síly, které mohou ovlivnit let kosmické lodi, se počítají a berou v úvahu. Kromě jednoho. Jedna neznámá a nepochopitelná síla táhne sondy zpět. Je to ona, kdo je příčinou hádanky „Průkopníků“. Síla je zanedbatelná, ale je tam. Poslední výpočty získané v roce 2002 ukazují, že velikost nevysvětleného záporného zrychlení je (8,74 ± 1,33) 10–10 m / s2.
To je zanedbatelné, ale již to vedlo k odchylce vozidel asi o 400 tisíc kilometrů od vypočtené trajektorie. Zdálo by se, že sondy přeletěly miliardy kilometrů. V době ztráty komunikace s „Pioneer-10“(23. ledna 2003) to bylo od nás více než 12 miliard kilometrů. Jedná se o 82 astronomických jednotek, tj. 82 vzdáleností od Země ke Slunci. Komunikace s „Pioneer-11“byla ztracena 30. září 1995, zařízení již bylo 6,5 miliardy kilometrů od Slunce nebo 43 AU. E.
A jaké jsou tyto stovky tisíc ve srovnání s miliardami kilometrů? Ale pro vědu mohou mít tyto nevýznamné hodnoty velký význam. Odchylka od normy, od obvyklého chápání věcí, to znamená, že anomálie mohou naznačovat přítomnost něčeho významného, ale stále neobjeveného. Navíc v astrofyzice.
Anomálie v pohybu Uranu vedla k objevu nové planety - Neptun. Anomálie v pohybu Merkuru, objevená v roce 1859, byla vysvětlena pouze obecnou teorií relativity Alberta Einsteina, kterou vyvinul v roce 1915. Řešení anomálie "průkopníků" může obrátit moderní fyziku vzhůru nohama nebo naopak docela triviální. Proto straší mnoho vědců.
Může vyvstat otázka: jak vědci vypočítali rychlost a podle toho zrychlení vozidel? Sondy již dlouho nejsou k dispozici pro pozorování. Hubble ani žádný jiný dalekohled nebudou moci vidět sondy, které od nás odletí. Regulace rychlosti sond se provádí měřením Dopplerova frekvenčního posunu rádiového signálu, který se vysílá ve směru sondy a přijímá zpět z ní. Je založen na stejném Dopplerově efektu, který se používá pro stanovení rychlosti vozidel. Účinek se projevil ve formě takzvaného fialového posunu, posunu rádiového signálu do oblasti krátkých vln spektra, což znamená, že sondy se začaly zpomalovat.
Ale pokud mluvíme o efektu, který může ovlivnit pohyb dvou sond, pak to může ovlivnit i ostatní? Už jsme řekli, že po programu Pioneer jsou další. Pionýři jsou však dlouho v letu bez dalších korekcí kurzu. Ale dráha letu a orientace dalších sond jsou stále korigovány tryskači. Proto nelze provést přesná měření účinku, pokud existují.
Možné příčiny anomálie
V průběhu let, která byla věnována hledání řešení této hádanky, bylo předloženo mnoho předpokladů. První je chyba v pozorování a interpretaci získaných dat. Téměř okamžitě byl však opuštěn. Anomálie byla přičítána různým důvodům. Brzdění na meziplanetárním médiu (prach, plynové mraky atd.). Gravitační přitažlivost předmětů Kuiperova pásu. Unikající plyn, jako je helium, používaný jako pracovní tekutina v generátorech radioizotopů. Důvod byl také hledán v elektromagnetických silách způsobených akumulovaným elektrickým nábojem sond. A samozřejmě to bylo přičítáno vlivu temné hmoty nebo temné energie. Ne bez návrhů na opravu stávající fyziky. Předchozí předpoklady poskytly gravitační vysvětlení účinku. V roce 1983 izraelský fyzik Mordechai Milgrom navrhl tzv. Teorii modifikované newtonské dynamiky (MOND). Je příkladem alternativní teorie gravitace. Podle MOND, když jednáme s těly pohybujícími se s extrémně nízkou akcelerací, je třeba korigovat newtonovskou mechaniku.
Zdá se však, že byl zjištěn důvod neobvyklého zrychlení „průkopníků“. Nejprve ale řekněme něco o konstrukci zařízení. Sondy jsou vybaveny vědeckými nástroji a parabolickou anténou o průměru 2,75 metrů pro komunikaci se Zemí. Všechna tato zařízení potřebovala napájení. Podívejte se na konstrukci průkopníků. Vidíte v něm solární panely známé satelitům? Ne. Pro kosmickou loď zkoumající vzdálené planety sluneční soustavy nemá smysl solární panely. Jak se pohybujete hlouběji do vesmíru, intenzita slunečního záření klesá. Energie slunce již pro provoz solárních článků nestačí.
Schéma přístroje "Pioneer-10"
wikipedia.org
Na rozdíl od sond létajících do vnitřních planet našeho systému jsou na palubě instalovány termoelektrické generátory radioizotopu využívající plutonium-238 pro lety na Jupiter, Saturn a další vzdálené planety. Nejedná se o jaderné reaktory. Pracují jiným způsobem. Radioizotopové generátory používají tepelnou energii, která se uvolňuje během přirozeného rozkladu radioaktivních izotopů, a pomocí termoelektrického generátoru ji přeměňuje na elektřinu. Plutonium-238 je právě takový radioaktivní izotop, jehož rozklad způsobuje vybavení na palubě sond. Každá sonda má čtyři generátory, které jsou upevněny na dvou třímetrových podpěrných tyčích, mimo vědecké nástroje přístroje.
Výzkumný tým byl vytvořen v Jet Propulsion Laboratory v US National Aerospace Agency pro studium anomálie Pioneers. V čele byl náš krajan, absolvent Fyzikální fakulty Moskevské státní univerzity Vyacheslav Turyshev. Vědci dokázali vytvořit matematický model, který vysvětluje anomální zrychlení „průkopníků“nejméně 70%. Podle jejich názoru je celý bod v tepelných tokech přicházejících ze sondy v různých směrech. Hlavním zdrojem tepla jsou generátory radioizotopů, které dodávaly energii do palubního zařízení. Z provozu přístrojů bylo generováno teplo. Když byly nástroje vypnuty, na zahřívání sond bylo vynaloženo stále více energie. Teplo bylo vyzařováno do vesmíru. Při výpočtu odhadované dráhy letu byla podceňována tepelná zátěž. Tlak tepelného záření je však nerovnoměrný. Během letu se sondy stabilizují otáčením kolem podélné osy. Teplo vyzařované kolmo k podélné ose je rovnoměrně rozptýleno ve všech směrech a neovlivňuje pohyb sond. Ale je zde také záření podél osy. A vyzařuje nerovnoměrně. Výpočty ukázaly, že tepelný tok vyzařovaný ve směru pohybu vozidel poskytuje větší návratnost, než je tomu v opačném směru, to znamená, že jej překonává a způsobuje účinek brzdění.to znamená, že jej přemůže a způsobí inhibiční účinek.to znamená, že jej přemůže a způsobí inhibiční účinek.
Zadní pohled na vysílací anténu
nasa.org
Jaký je však důvod zbývajících 30%? Fyzikům z Portugalského institutu plazmatu a jaderné fúze se podařilo najít vysvětlení. Sledovali stejnou cestu jako Turyshevova skupina. Větší pozornost jsme však věnovali vysílací anténě sond, které, jak si vzpomínáme, mají průměr téměř tři metry. Poté, co provedli nové výpočty na základě svého matematického modelu sond, dospěli k závěru, že tepelné záření odrážené ze zadní strany antény dává stejný chybějící impuls.
Zdá se, že záhada, která pronásledovala vědce, byla vyřešena. Lidstvo stále zkoumá vesmír. Pro nové hádanky a vzrušující hledání jejich řešení.
naturalphilosophy.org
Sergey Sobol