Credit de imagine: NASA
În ecologie, un pionier este o „specie care se stabilește într-un mediu anterior steril”. Printre ființele umane, pionierii „se stabilesc pe un teritoriu necunoscut sau nereclamat”. Printre astrofile, Pioneer a fost primul nostru efort de a sonda sistemul solar. Dar se pare că cele două eforturi de pionierat ale NASA au făcut acum mai puține progrese spre stele decât se așteptau și întrebarea este „De ce?”.
Când NASA proiectează o misiune, se presupun că mediul de operare al ambarcațiunii. Inițial, NASA avea unele îngrijorări profunde cu privire la trimiterea celor două sonde Pioneer prin centura asteroidului - la urma urmei, toate acele mari au putut fi alături de o mulțime de mici!
Între timp, NASA trebuie să planifice o cale de zbor pentru a duce ambarcațiunea acolo unde merge. Pe baza traseului, a sarcinii utile a misiunii și a altor cerințe, trebuie asigurată suficientă tracțiune pentru a asigura ascensorul necesar. Marele factor care afectează tracțiunea este gravitația - cu cât aveți mai mult, cu atât aveți nevoie.
Unul dintre lucrurile ingenioase despre Pioneer 10 și 11 a fost alegerea NASA de a echipa perechea cu comunicații bidirecționale sensibile la schimbările doppler. Pe baza schimbărilor de frecvență, NASA ar putea determina viteza navei în raport cu stațiile de primire pe Pământ. Folosind aceste date, NASA ar putea ajusta propulsoarele pentru a regla perfect traiectoriile sondei către obiectivele lor. (Ambele ambarcațiuni au zburat de Jupiter în timp ce Pioneer 11 făcea o trecere lângă Saturn.)
Atâta timp cât sondele dispuneau de combustibil, controloarele de misiune puteau ajusta viteze și traiectorii. Dar o dată fără combustibil, perechea nu putea face decât să progreseze pe baza inerției și a momentului de slingshot oferit de un gigant de gaz.
În timpul zborului inerțial au început să apară anomalii în mișcările celor două ambarcațiuni. Schimbările Doppler au arătat o decelerare neașteptată chiar în afara orbitei Uranus. La aproximativ 20 de distanțe sol-pământ (unități astronomice - UA), NASA a început să vadă o „schimbare albastră” în transmisiile sondei. Perechea a continuat să „cânte bluesul” în timp ce a depășit orbita lui Neptun 10 UA mai târziu. Astăzi, sondele au pierdut locurile preconizate cu o distanță mai mare decât Pământul până la Lună ...
Speculațiile cu privire la cauza schimbării albastre abundă. Pionierii 10 și 11 înșiși au fost de mult exclusi ca sursă. Majoritatea gândirii citează o creștere neașteptată a atracției gravitaționale către Soare. La transmiterea semnalelor înapoi pe Pământ, fasciculele electromagnetice ale navei „cad” mai departe în putul gravitațional al sistemelor solare, iar acea fântână este oarecum „mai abruptă” decât se credea odată. Astăzi, perechea nu este atât de lungă în călătoria lor de ieșire, așa cum era de așteptat.
Întrebarea este: „Care este sursa creșterii neașteptate a gravitației care afectează sondele?”. Un răspuns răspunde în „materia întunecată”. În mod ciudat, o alta se află în „energia întunecată” - forța opusă gravitației în Univers. O a treia se află în domeniul „teoriei șirurilor” (două „ramuri” locale - echivalentul „plăcilor tectonice” n-dimensionale locale - se pot intersecta în sistemul nostru). O teorie se referă la „tracțiunea gravitațională din spate” (din partea opusă a sistemului solar opusă fiecărei sonde). Există, de asemenea, posibilitatea ca perechea să aibă „Momente Quadrupolare Solare” sau să fie încetinită de materiale neașteptate în Centura Kuiper din afara Uranus.
Dar când vine vorba de sortarea făptașilor, de obicei, putem lua sfaturile inspectorului Louie din filmul Casablanca: „Rotunjiți suspecții obișnuiți”.
Ambele sonde sunt acum mai mult de 70 UA de distanță de Soare, dar încă se află în Centura Kuiper a sistemului solar. Modelul lor de decelerație sugerează că sursa anomaliei este răspândită și constantă. Într-o lucrare din 15 martie 2005, intitulată „Anomalie pionieră: tracțiune gravitațională datorată centurii Kuiper”. Jose A. Diego și alți investigatori de la Institutul de Astronomie al Universității Naționale Autonome din Mexic scriu: „… nu este nevoie să invocați toate forțele întunecate ale Universului la început, încercați mai întâi să explicați acest fenomen cu ajutorul local, cotidian fizică și dacă acest lucru nu este suficient, atunci folosiți utilaje grele. "
Și fizica de zi cu zi? De ce Centura Kuiper, desigur! Dar nu exact aceeași centură Kuiper veche. Pentru Jose și colab, Centura Kuiper începe acum aproximativ 10AU mai aproape de Soare - chiar în afara orbitei Uranus - și are o grosime de 1 AU. Centura Kuiper a echipei a câștigat masă până la aproape două ori mai mare decât cea a Pământului - puțin mai puțin de zece ori propusă inițial. În plus, această masă este părtinitoare spre orbita Uranus. Creșterea masei se datorează faptului că estimările originale în masa totală a centurii Kuiper s-au bazat pe dimensiuni mici de particule. Prin includerea jeturilor de dimensiuni mai mari - împreună cu gazele din compoziția sa, grupul consideră că se poate lua în calcul suficientă masă pentru a explica de ce s-au încetinit sondele și s-au schimbat semnalele purtătorului.
Echipa continuă să spună: „… este important să subliniem că centura ar afecta și orbita lui Neptun…”. În mod efectiv, orice creștere a masei în zona centurii Kuiper ar face ca Neptun să se învârte în ușor mai aproape de Soare. Echipa estimează că centrul de masă al planetei se va deplasa cu 1,62 kilometri cu fiecare revoluție completă de 164,8 ani terran.
„Distribuția densității radiale a masei necesare explicării accelerației constante către Soare, măsurată de meșteșugurile spațiale Pioneer poate fi explicată prin modele de formare a sistemului solar.” scrie echipa. Pentru a explica concentrația mai mare de masă din jurul orbitei lui Uranus, ei continuă să descrie „un transport interior de material” către orbita Uranus în timp.
O altă sursă potențială de încetinire neașteptată este târârea pe ambarcațiune cauzată de un flux constant de particule în interiorul centurii. În acest scenariu, Centura Kuiper ar avea, de asemenea, mai multă materie decât se credea inițial, dar materialul respectiv ar fi distribuit uniform (pentru a da seama de pierderile constante observate în impulsul fiecărei sonde).
Oricare ar fi sursa supremă a decelerării sondei, nu există nici o teamă că, la fel ca cei trei primeri predecesori ai săi, perechea se va opri și se va arde în orice atmosferă din apropierea noastră. Acești doi pionieri sunt încă sortiți să „se stabilească pe un teritoriu necunoscut sau nerevendicat” ca primii emisari ai omenirii la stele.
Scris de Jeff Barbour
