Pioneer anomalija, išspręsta aštuntojo dešimtmečio kompiuterinės grafikos technika

Per pastarąjį dešimtmetį pionierių anomalija tapo vienu didžiausių neišspręstų astrofizikos galvosūkių.

Problema yra tokia. Erdvėlaiviai Pioneer 10 ir 11 buvo paleisti link Jupiterio ir Saturno aštuntojo dešimtmečio pradžioje. Po atitinkamų praskridimų jie tęsė pabėgimo trajektorijas iš Saulės sistemos, abu lėtėjo veikiant Saulės gravitacijos jėgai. Tačiau kruopštūs matuotojai rodo, kad erdvėlaivis lėtėja greičiau nei turėtų, tarsi būtų traukiamas papildomos nematomos jėgos link Saulės.

Šis lėtėjimas yra nedidelis: tik (8,74±1,33) × 10^-10 ms^-2. Didelis klausimas – iš kur jis atsiranda.

Erdvėlaivių inžinierių pirmoji mintis buvo ta, kad erdvėlaivio skleidžiama šiluma gali sukelti būtent tokį lėtėjimą. Bet kai jie ištyrė, kaip laive buvo gaminama plutonio šiluma ir kaip jis turėjo būti išmestas, jie negalėjo sumuoti skaičių. Pasak jų, šiluminis poveikis gali sudaryti tik 67 procentus lėtėjimo.

Tai paskatino daugybę kitų idėjų, kai kurias iš jų aprašiau šiame tinklaraštyje. Pavyzdžiui, praėjusiais metais išnagrinėjome darbą, atmetę galimybę, kad šiais atstumais gravitacija gali būti stipresnė, nes turėtume matyti panašų poveikį kitų tolimų objektų, tokių kaip Plutonas, orbitoje.

Dabar Frederico Francisco iš Instituto de Plasmas e Fusao Nuclear Lisabonoje Portugalijoje ir keli draugai sako, kad išsiaiškino, kur suklydo šiluminiai skaičiavimai.

Šie vaikinai atliko skaičiavimus, naudodami kompiuterinį modelį, ne tik kaip šiluma išsiskiria, bet ir kaip ji atsispindi įvairiose erdvėlaivio dalyse. Apmąstymai pasirodo esą labai svarbūs.

Ankstesni skaičiavimai įvertino tik atspindžių poveikį. Taigi Francisco ir bendrai naudojo kompiuterinio modeliavimo techniką, vadinamą Phongo šešėliavimas tiksliai išsiaiškinti, kaip atsispindi skleidžiama šiluma ir kuria kryptimi ji nukeliauja.

„Phong“ šešėliavimas buvo susapnuotas aštuntajame dešimtmetyje ir dabar plačiai naudojamas daugelyje atvaizdavimo paketų, skirtų modeliuoti atspindžius trimis matmenimis. Iš pradžių jis buvo sukurtas valdyti matomos šviesos atspindžius iš 3D objektų, tačiau jis taip pat gerai veikia infraraudonųjų spindulių šviesoje, tarkime, Francisco ir kt.

Visų pirma, Phong šešėliavimas leido portugalų komandai pirmą kartą įtraukti šilumos, skleidžiamos iš erdvėlaivio dalies, vadinamos pagrindiniu įrangos skyriumi, poveikį. Pasirodo, kad šiluma iš galinės šio skyriaus sienelės atsispindi erdvėlaivio antenos gale (žr. diagramą aukščiau).

Kadangi antena nukreipta į Saulę, į Žemę, atspindžiai nuo jos nugaros gali sulėtinti erdvėlaivį. Šios sienos spinduliuotė pirmiausia atsispindės nuo antenos ir padidins jėgą saulės kryptimi, tarkime, Francisco ir kt.

Štai šis papildomas jėgos komponentas daro viską. Kaip pasakė Francisco ir bendradarbiai: iš čia pateiktų rezultatų tampa vis labiau akivaizdu, kad, nebent atsiras naujų duomenų, anomalaus Pioneer zondų pagreičio galvosūkis pagaliau gali būti sustabdytas. Kitaip tariant, anomalija išnyksta.

Žinoma, kitos grupės norės patvirtinti šiuos rezultatus, o Reaktyvinio judėjimo laboratorijos Pasadenoje komanda, surinkusi duomenis apie zondus, šiuo metu tiria savo kompiuterinį šiluminio biudžeto modelį.

Bus įdomu pamatyti, ar jie sutinka. Jei jie tai daro; problema išspręsta. tikriausiai!

Nuoroda: arxiv.org/abs/1103.5222 : Atspindimojo šiluminio indėlio į Pioneer erdvėlaivio pagreitį modeliavimas

Dabar galite sekti „The Physics arXiv“ tinklaraštį Twitter

paslėpti