Πιστωτική εικόνα: NASA
Στην οικολογία, ένας πρωτοπόρος είναι ένα «είδος που καθιερώνεται σε ένα προηγουμένως άγονο περιβάλλον». Μεταξύ των ανθρώπων, οι πρωτοπόροι «εγκαθίστανται σε άγνωστη ή αζήτητη περιοχή». Μεταξύ των αστροφόφων, η Pioneer ήταν η πρώτη μας προσπάθεια για την ανίχνευση του ηλιακού συστήματος. Ωστόσο, φαίνεται ότι οι δίδυμες πρωτοποριακές προσπάθειες της NASA έχουν σημειώσει λιγότερη πρόοδο προς τα αστέρια από ό, τι αναμενόταν και το ερώτημα είναι "Γιατί;".
Όταν η NASA σχεδιάζει μια αποστολή γίνονται υποθέσεις για το λειτουργικό περιβάλλον του σκάφους. Αρχικά, η NASA είχε κάποιες βαθιές ανησυχίες σχετικά με την αποστολή των δύο ανιχνευτών Pioneer μέσω του αστεροειδούς ιμάντα - τελικά, όλα αυτά τα μεγάλα θα μπορούσαν να ενωθούν από πολλά μικρά!
Εν τω μεταξύ, η NASA πρέπει να σχεδιάσει μια διαδρομή πτήσης για να πάρει το σκάφος όπου πηγαίνει. Με βάση τη διαδρομή, το ωφέλιμο φορτίο αποστολής και άλλες απαιτήσεις, πρέπει να παρέχεται αρκετή ώθηση για να παρέχει την απαραίτητη ανύψωση. Ο μεγάλος παράγοντας που επηρεάζει την ώθηση είναι η βαρύτητα - όσο περισσότερο έχετε, τόσο περισσότερη ώθηση χρειάζεστε.
Ένα από τα ευφυή πράγματα για τα Pioneer 10 και 11 ήταν η επιλογή της NASA να εξοπλίσει το ζεύγος με αμφίδρομες επικοινωνίες ευαίσθητες στις αλλαγές του doppler. Με βάση τις αλλαγές συχνότητας, η NASA μπορούσε να καθορίσει την ταχύτητα του σκάφους σε σχέση με τους σταθμούς λήψης στη Γη. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, η NASA θα μπορούσε να προσαρμόσει τους προωθητές για να συντονίσει τις τροχιές ανιχνευτών προς τους στόχους τους. (Και τα δύο σκάφη πέταξαν από τον Δία, ενώ το Pioneer 11 έκανε ένα πέρασμα κοντά στον Κρόνο.)
Όσο οι ανιχνευτές είχαν καύσιμο, οι ελεγκτές αποστολής θα μπορούσαν να προσαρμόσουν τις ταχύτητες και τις τροχιές. Αλλά μόλις εξαντληθεί, το ζευγάρι μπορούσε να σημειώσει πρόοδο μόνο με βάση την αδράνεια και την ορμή του σφεντόνα που παρέχεται από ένα Gas Giant.
Κατά την αδρανειακή πτήση άρχισαν να εμφανίζονται ανωμαλίες στις κινήσεις των δύο σκαφών. Οι μετατοπίσεις Doppler έδειξαν μια απροσδόκητη επιβράδυνση λίγο έξω από την τροχιά του Ουρανού. Σε περίπου 20 αποστάσεις γης-ήλιου (αστρονομικές μονάδες - AU), η NASA άρχισε να βλέπει μια «μπλε-μετατόπιση» στις μεταδόσεις ανιχνευτών. Το ζευγάρι συνέχισε να «τραγουδάει τα μπλουζ», ενώ ξεπέρασε την τροχιά του Ποσειδώνα 10 AU αργότερα. Σήμερα οι ανιχνευτές έχουν πέσει κάτω από τις αναμενόμενες τοποθεσίες τους σε απόσταση μεγαλύτερη από τη Γη έως τη Σελήνη…
Οι εικασίες σχετικά με την αιτία της μπλε μετατόπισης αφθονούν. Τα ίδια τα Pioneer 10 & 11 έχουν αποκλειστεί από καιρό ως πηγή. Οι περισσότερες σκέψεις αναφέρουν μια απροσδόκητη αύξηση της βαρυτικής έλξης προς τον Ήλιο. Όταν μεταδίδουν σήματα πίσω στη Γη, οι ηλεκτρομαγνητικές ακτίνες του σκάφους «πέφτουν» περαιτέρω στο φρεάτιο βαρύτητας των ηλιακών συστημάτων και αυτό το πηγάδι είναι κάπως «απότομο» από ό, τι νομίζαμε. Σήμερα το ζευγάρι δεν είναι τόσο μακρινό στο εξερχόμενο ταξίδι τους όπως αναμενόταν.
Το ερώτημα είναι: «Ποια είναι η πηγή της απροσδόκητης αύξησης της βαρύτητας που επηρεάζει τους ανιχνευτές;». Μια απάντηση βρίσκεται στη «σκοτεινή ύλη». Περιέργως, ένα άλλο βρίσκεται στη «σκοτεινή ενέργεια» - την αντίθετη δύναμη στη βαρύτητα στο Σύμπαν. Ένα τρίτο βρίσκεται στον τομέα της «θεωρίας χορδών» (δύο τοπικά «brane» - το ισοδύναμο των τοπικών ν-διαστάσεων «τεκτονικών πλακών» - μπορεί να τέμνονται στο σύστημά μας). Μία θεωρία σχετίζεται με την «βαρυτική έλξη» (από την αντίθετη πλευρά του ηλιακού συστήματος απέναντι από κάθε καθετήρα). Υπάρχει επίσης η πιθανότητα το ζεύγος να έχει "Solar Quadrupolar Moments" ή να επιβραδύνεται από απροσδόκητο υλικό στη ζώνη Kuiper έξω από τον Ουρανό.
Αλλά όταν πρόκειται για τη διαλογή των δραστών, συνήθως μπορούμε να πάρουμε τις συμβουλές του Επιθεωρητή Louie από την ταινία Καζαμπλάνκα: «Συγκεντρώστε τους συνηθισμένους υπόπτους».
Και οι δύο ανιχνευτές απέχουν περισσότερο από 70 AU μακριά από τον Ήλιο - αλλά εξακολουθούν να βρίσκονται εντός της ζώνης Kuiper του ηλιακού συστήματος. Το μοτίβο επιβράδυνσης τους δείχνει ότι η πηγή της ανωμαλίας είναι διαδεδομένη και σταθερή. Σε έγγραφο της 15ης Μαρτίου 2005 με τίτλο «Pioneer anomaly: Gravitational pull λόγω the Kuiper belt». Ο Χοσέ A. Ντιέγκο και άλλοι ερευνητές από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Εθνικού Αυτόνομου Πανεπιστημίου του Μεξικού γράφουν: φυσική και αν αυτό δεν είναι αρκετό, χρησιμοποιήστε βαριά μηχανήματα. "
Και η καθημερινή φυσική; Γιατί η ζώνη Kuiper φυσικά! Αλλά όχι ακριβώς το ίδιο παλιό ιμάντα Kuiper. Για τους Jose et al, η ζώνη Kuiper ξεκινά τώρα περίπου 10AU πιο κοντά στον Ήλιο - λίγο έξω από την τροχιά του Ουρανού - και έχει πάχος 1 AU. Το Kuiper Belt της ομάδας έχει κερδίσει μάζα σχεδόν διπλάσιο από αυτό της Γης - λίγο λιγότερο από δέκα φορές που είχε αρχικά προταθεί. Επιπλέον, αυτή η μάζα είναι προκατειλημμένη προς την τροχιά του Ουρανού. Η αύξηση της μάζας προκύπτει από το γεγονός ότι οι αρχικές εκτιμήσεις στη συνολική μάζα ιμάντα Kuiper βασίστηκαν σε μικρά μεγέθη σωματιδίων. Συμπεριλαμβάνοντας παγάκια μεγαλύτερου μεγέθους - μαζί με αέρια στη σύνθεσή του, η ομάδα πιστεύει ότι μπορεί να υπολογιστεί αρκετή μάζα για να εξηγήσει γιατί επιβραδύνθηκε ο ανιχνευτής και μετατοπίστηκαν τα σήματα φορέα.
Η ομάδα συνεχίζει να λέει: «… είναι σημαντικό να επισημάνουμε ότι η ζώνη θα επηρέαζε επίσης την τροχιά του Ποσειδώνα…». Ουσιαστικά οποιαδήποτε αύξηση της μάζας εντός του ιμάντα Kuiper θα προκαλούσε τον κύκλο του Ποσειδώνα λίγο πιο κοντά στον ήλιο. Η ομάδα εκτιμά ότι το κέντρο μάζας του πλανήτη θα μετατοπίστηκε 1,62 χιλιόμετρα με κάθε πλήρη επανάσταση 164,8 terran ετών.
«Η κατανομή της ακτινικής πυκνότητας της μάζας που απαιτείται για να εξηγήσει τη συνεχή επιτάχυνση προς τον Ήλιο που μετράται από τα διαστημικά σκάφη της Pioneer μπορεί να εξηγηθεί από μοντέλα σχηματισμού ηλιακού συστήματος.» γράφει την ομάδα. Για να εξηγήσουν τη μεγαλύτερη συγκέντρωση μάζας γύρω από την τροχιά του Ουρανού, συνεχίζουν να περιγράφουν «μια εσωτερική μεταφορά υλικού» προς την τροχιά του Ουρανού με την πάροδο του χρόνου.
Μια άλλη πιθανή πηγή απροσδόκητης επιβράδυνσης είναι η έλξη στο σκάφος που προκαλείται από μια σταθερή ροή σωματιδίων μέσα στον ιμάντα. Σε αυτό το σενάριο, η ζώνη Kuiper θα είχε επίσης περισσότερο θέμα από ό, τι είχε αρχικά σκεφτεί, αλλά αυτό το υλικό θα ήταν ομοιόμορφα κατανεμημένο (για να ληφθεί υπόψη η συνεχής απώλεια που παρατηρείται στην ορμή κάθε καθετήρα).
Όποια κι αν είναι η απόλυτη πηγή επιβράδυνσης του ανιχνευτή, δεν υπάρχει φόβος ότι - όπως και οι τρεις πρώτοι προκάτοχοί του - το ζευγάρι θα αντιστρέψει την πορεία του και θα καεί σε οποιαδήποτε ατμόσφαιρα κοντά μας. Αυτοί οι δύο πρωτοπόροι εξακολουθούν να προορίζονται να «εγκατασταθούν σε άγνωστη ή χωρίς αξίωση περιοχή» ως οι πρώτοι απεσταλμένοι της ανθρωπότητας στα αστέρια.
Γράφτηκε από τον Jeff Barbour
