Obrazový kredit: NASA
V ekologii je průkopníkem „druh, který se etabloval v dříve neúrodném prostředí“. Mezi lidmi se průkopníci „usazují na neznámém nebo nevyžádaném území“. Mezi astrofily byla Pioneer naší první snahou prozkoumat sluneční soustavu. Zdá se však, že průkopnické úsilí NASA dosáhlo k pokroku hvězd méně, než se očekávalo, a otázka zní: „Proč?“.
Když NASA navrhuje, jsou vytvořeny předpoklady o provozním prostředí plavidla. Zpočátku měla NASA nějaké hluboké obavy z odesílání dvou sond Pioneer přes asteroidní pás - ke všem těm velkým se může připojit spousta malých!
Mezitím musí NASA naplánovat letovou cestu, aby mohla vzít plavidlo tam, kam jde. Na základě trasy, užitečného zatížení mise a dalších požadavků musí být poskytnut dostatečný tah, aby bylo zajištěno potřebné zvednutí. Velký faktor ovlivňující tah je gravitace - čím více máte, tím více tahu potřebujete.
Jednou z geniálních věcí na Pioneer 10 a 11 byla volba NASA vybavit dvojici obousměrnou komunikací citlivou na dopplerovské směny. Na základě kmitočtových posunů mohla NASA určit rychlost plavidla relativně k přijímacím stanicím na Zemi. Použitím těchto dat by NASA mohla upravit trysky tak, aby doladily trajektorie sondy k jejich cílům. (Obě plavidla letěla u Jupitera, zatímco Pioneer 11 udělal průsmyk poblíž Saturn.)
Dokud měly sondy palivo, mohli regulátoři misí upravovat rychlosti a trajektorie. Ale jakmile dojde palivo, pár mohl dosáhnout pokroku pouze na základě setrvačnosti a momentu praku poskytnutého plynárenským obrem.
Během inerciálních letů se začaly objevovat anomálie v pohybech těchto dvou plavidel. Dopplerovy posuny ukázaly neočekávané zpomalení těsně před orbitou Uranu. Při asi 20 vzdálenostech Země-Slunce (astronomické jednotky - AU) začala NASA v přenosech sond vidět „modrý posun“. Dvojice pokračovala v „zpívání blues“, zatímco o 10 AU později překonala Neptunovu oběžnou dráhu. Dnes sondy nedosáhly očekávaných poloh o vzdálenost větší než Země k Měsíci ...
Spekulace ohledně příčiny modrého posunu oplývají. Samotné Pioneer 10 a 11 byly dlouho jako zdroj vyloučeny. Většina myšlenek uvádí neočekávané zvýšení gravitačního tahu směrem ke Slunci. Při přenosu signálů zpět na Zemi elektromagnetické paprsky plavidla „padají“ dále do gravitace sluneční soustavy dobře a ta je nějak „strmější“, než se kdysi myslelo. Dnes pár není tak daleko na jejich odchozí cestě, jak se očekávalo.
Otázka zní: „Jaký je zdroj neočekávaného nárůstu gravitace ovlivňující sondy?“. Jedna odpověď spočívá v „temné záležitosti“. Je zvláštní, že další leží v „temné energii“ - opačné síle vůči gravitaci ve vesmíru. Třetina je v oblasti „teorie strun“ (v našem systému se mohou protínat dvě místní „otruby“ - ekvivalent lokálních n-rozměrných „tektonických desek“). Jedna teorie se týká „zpětného gravitačního tahu“ (z opačné strany sluneční soustavy naproti každé sondě). Existuje také možnost, že pár má „solární kvadrupolární momenty“ nebo je zpomaluje neočekávaný materiál v kuiperském pásu u Uranu.
Ale pokud jde o vytřídění pachatelů, můžeme obvykle vzít radu inspektora Louie z filmu Casablanca: „Zaokrouhlujte obvyklé podezřelé.“
Obě sondy jsou nyní vzdáleny více než 70 AU od Slunce - ale stále jsou v Kuiperově pásu sluneční soustavy. Jejich zpomalovací struktura naznačuje, že zdroj anomálie je rozšířený a konstantní. V dokumentu z 15. března 2005 nazvaném „Pionýrská anomálie: gravitační tah kvůli Kuiperovu pásu“. Jose A. Diego a další vyšetřovatelé z Astronomického ústavu Národní autonomní univerzity v Mexiku píšou: „… není třeba zpočátku vyvolávat všechny temné síly vesmíru, pokuste se nejprve tento jev vysvětlit místními, každodenními fyziky a pokud to nestačí, použijte těžké stroje. “
A každodenní fyzika? Proč samozřejmě Kuiperův pás! Ale ne úplně stejný starý Kuiperův pás. Pro Jose a kol. Začíná Kuiperův pás asi o 10AU blíže ke Slunci - těsně mimo orbitu Uranu a má tloušťku 1 AU. Kuiperův pás v týmu získal hmotnost téměř dvojnásobnou oproti zemským - o něco méně než desetkrát původně navrženou. Navíc je tato hmota zaujatá směrem k oběžné dráze Uranu. Nárůst hmotnosti vyplývá ze skutečnosti, že původní odhady celkové hmotnosti Kuiperova pásu byly založeny na malých velikostech částic. Zahrnutím ledů větší velikosti - spolu s plyny v jeho složení, se skupina domnívá, že lze vysvětlit dostatek hmoty k vysvětlení, proč se sondy zpomalily a signály nosiče se posunuly.
Tým dále říká: „… je důležité poukázat na to, že pás bude mít vliv i na Neptunovu oběžnou dráhu…“. Efektivní jakékoli zvýšení hmotnosti uvnitř Kuiperova pásu by způsobilo, že Neptun se spirále mírně blíží ke Slunci. Tým odhaduje, že těžiště planety by se posunulo o 1,62 km při každé plné revoluci 164,8 terranů.
"Distribuce radiální hustoty hmoty potřebná k vysvětlení konstantního zrychlení směrem ke Slunci měřeného vesmírnými plavidly Pioneer lze vysvětlit modely tvorby sluneční soustavy." píše tým. Aby vysvětlili větší koncentraci hmoty kolem Uranovy oběžné dráhy, pokračují popisem „dovnitř transportu materiálu“ směrem k Uranské oběžné dráze v průběhu času.
Dalším možným zdrojem neočekávaného zpomalení je tažení na plavidle způsobené stálým proudem částic uvnitř pásu. V tomto scénáři by Kuiperův pás měl také více hmoty, než se původně myslelo, ale tento materiál by byl rovnoměrně distribuován (aby se zohlednila konstantní ztráta pozorovaná v hybnosti každé sondy).
Ať už je konečný zdroj zpomalení sondy jakýkoli, není strach, že - stejně jako jeho tři dřívější předchůdci - pár obrátí kurz a spálí v jakékoli atmosféře poblíž nás. Tito dva průkopníci jsou stále předurčeni, aby se „usadili v neznámém nebo nevyžádaném území“ jako první vyslanci lidstva ke hvězdám.
Napsal Jeff Barbour
