Група фізиків з Інституту плазми та ядерного синтезу й Університету Порту (обидва — Португалія) розробила модель, у якій аномалія «Піонерів» пояснюється впливом власного теплового випромінювання апаратів.
| «Піонер-10» (ілюстрація НАСА / JPL). |
«» і «», нагадаємо, поступово віддаляються від Сонця й нині перебувають на відстані близько 103 та 83 а. о. від нього. Гравітаційний вплив зорі природним чином уповільнює рух зондів, але ретельне вивчення даних телеметрії показує, що «Піонери» гальмуються дещо швидше, ніж мали б. У цьому й полягає суть аномалії: за розрахунками, на апарати діє сила невідомого походження, яка надає їм прискорення а = (8,74 ± 1,33)•10–10 м/с2, спрямоване в бік Сонця.
Несподіваний ефект зацікавив теоретиків, які висунули найрізноманітніші варіанти його пояснення. Усі їх можна поділити на дві групи: до першої належать «прозаїчні» пояснення, а до другої — схеми, засновані на певній новій фізиці. Інтерес до екзотичних гіпотез підігріває те, що модуль прискорення приблизно дорівнює добутку швидкості світла на сталу Габбла.
Варіант, запропонований португальськими вченими, належить, звісно, до першої групи. Варто зауважити, що спроби пояснити аномалію впливом теплового випромінювання «Піонерів» уже робили, і розраховане в межах цієї гіпотези «аномальне» прискорення становило 33–67% від потрібного значення. Одну з останніх на цю тему опублікували у 2010 році в журналі .
Тепер португальці — автори статті в Space Science Reviews — ускладнили свою модель, докладніше розрахувавши відбиття випромінювання. Нова версія теоретичного опису аномалії ґрунтується на відомому методі освітлення поверхонь, який використовують у комп’ютерній графіці та який у сімдесятих роках минулого століття розробив співробітник . В основі самої техніки лежать модель відбиття, що враховує і компоненти, та інтерполяційний метод для гладких викривлених поверхонь, які імітуються набором багатокутників. Алгоритм Фонга вважають повільним, але він дає якісні результати.
Загальна схема моделювання у випадку «Піонера» досить проста: спочатку вчені задають розподіл джерел випромінювання та оцінюють силу, прикладену до поверхонь, що випромінюють. Після цього визначають поверхні, на які падає випромінювання, і розраховують сили, що діють на них. Потім фізики відновлюють картину відбитого випромінювання й виконують усі потрібні обчислення вже для нього, повторюючи цю процедуру стільки разів, скільки потрібно.
| Геометрична модель «Піонера». На вигляді збоку показано розташування радіоізотопного генератора й приладового відсіку відносно антени. Розміри вказано в міліметрах. (Ілюстрація авторів роботи.) |
У геометричній моделі «Піонера» дрібні деталі та деякі особливості поверхонь зонда не враховуються, але його основні елементи (параболічна антена, розташований за нею відсік для приладів та обладнання і два циліндричної форми, закріплені на тристрижневих фермах) — присутні. Оскільки зонд стабілізується обертанням, у розрахунках можна обмежитися віссю z, яка збігається з віссю антени.
Основними джерелами теплового випромінювання є, як неважко здогадатися, радіоізотопні генератори й приладовий відсік, де розташовані споживачі електроенергії. Генератор легко змоделювати двома ламбертівськими (що підкоряються ) випромінювачами в основах циліндра, причому внесок одного з них можна не брати до уваги, а другий даватиме випромінювання, що відбивається і від антени, і від приладового відсіку. На кожну із шести бічних стінок останнього фізики виділили по чотири ламбертівські джерела, а на передню стінку, звернену в космічний простір, — одне. У згаданому вище дослідженні 2010 року випромінювання задньої стінки відсіку, зверненої до антени, не розглядали, але тепер їй дісталося аж шість джерел, рівномірно розподілених по її шестикутній поверхні.
| Ламбертівські випромінювачі на основах радіоізотопних генераторів і бічних стінках приладового відсіку (ілюстрація авторів роботи). |
Часова́ зміна теплового прискорення «Піонерів», яка визначається періодом піврозпаду плутонію в радіоізотопних генераторах, що дорівнює 87,74 року, і деякими менш очевидними чинниками, оцінювалася авторами за класичним . Звісно, наведену на початку замітки величину розраховано за припущення сталого прискорення, але поступове зменшення «аномального» прискорення, як стверджують португальці, не суперечить даним.
Як з’ясувалося, через 8 років після старту «Піонерів» (тобто на початку вісімдесятих) теплове прискорення мало становити (8,9 ± 2,0)•10–10 м/с2; це значення практично не відрізняється від розрахованого сталого прискорення. Через 17 років після запуску змодельований тепловий складник зменшився до (7,1 ± 1,6)•10–10 м/с2, а ще через 9 років — до (5,8 ± 1,3)•10–10 м/с2.
Цифри, як бачимо, свідчать, що теплові ефекти відіграли вирішальну роль у появі аномалії або взагалі стали її єдиною причиною. «Залишається лише дочекатися результатів від інших груп, які виконують аналогічні розрахунки, — підсумовує учасник дослідження Орфеу Бертоламі (Orfeu Bertolami). — Сподіваюся, серйозних розбіжностей не буде».
статті, написаної паном Бертоламі та його колегами, можна завантажити із сайту .
Підготовлено за матеріалами .
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):