Група фізиків з Інституту плазми і ядерного синтезу і Університету Порту (обидва – Португалія) розробила модель, в якій аномалія "Піонерів" пояснюється впливом власного теплового випромінювання апаратів.

«Піонер-10» і «Піонер-11», нагадаємо, поступово віддаляються від Сонця і зараз знаходяться на відстані близько 103 і 83 а. е. від нього. Гравітаційний вплив зірки природним чином сповільнює рух зондів, але ретельне вивчення даних телеметрії показує, що «Піонери» гальмуються трохи швидше, ніж варто було б. У цьому і полягає суть аномалії: згідно з розрахунками, апарати відчувають вплив сили невідомого походження, яка повідомляє їх прискорення а = (8,74 ± 1,33) • 10-10 м / с 2, спрямоване у бік Сонця.

Несподіваний ефект зацікавив теоретиків, які висунули самі різні варіанти його пояснення. Усі їх можна розділити на дві групи: до першої потраплять «прозові» пояснення, а в другу – схеми, засновані на якійсь новій фізиці. Інтерес до екзотичних гіпотезам підігрівається тим, що модуль прискорення приблизно дорівнює добутку швидкості світла на постійну Хаббла.

Варіант, запропонований португальськими вченими, стосується, зрозуміло, до першої групи. Варто зауважити, що спроби пояснити аномалію впливом теплового випромінювання "Піонерів" вже робилися, і розраховане у рамках цієї гіпотези «аномальне» прискорення становило 33-67% від потрібного значення. Одна з останніх робіт на цю тему була опублікована в 2010 році в журналі Space Science Reviews.

Тепер португальці – автори статті в Space Science Reviews – ускладнили свою модель, виконавши більш детальний розрахунок відображення випромінювання. Нова версія теоретичного опису аномалії базується на відомому методі підсвічування поверхонь, який використовується в комп'ютерній графіці і був розроблений в сімдесятих роках минулого століття співробітником Університету Юти Ву Тонг Фонгом. В основі самої техніки затінення по Фонгу лежать модель відображення, що враховує дзеркальний і дифузний компонент, і інтерполяційний метод для плавних викривлених поверхонь, які імітуються за допомогою набору багатокутників. Алгоритм Фонга вважається повільним, але дає якісні результати.

Загальна схема моделювання у разі «Піонера» досить проста: спочатку вчені ставлять розподіл джерел випромінювання і оцінюють силу, прикладену до що випускає поверхнях. Після цього визначаються поверхні, на які випромінювання падає, і розраховуються впливають на них сили. Потім фізики відновлюють картину відбитого випромінювання та проводять всі необхідні обчислення вжедля нього, повторюючи цю процедуру стільки разів, скільки буде потрібно.

У геометричній моделі «Піонера» дрібні деталі деякі особливості поверхонь зонда не враховуються, але основні його елементи (параболічна антена, розташований за нею відсік для приладів і обладнання і два радіоізотопних термоелектричних генератора циліндричної форми, закріплених на трехстержневих фермах) – присутні. Оскільки зонд стабілізується обертанням, при розрахунках можна обмежитися віссю z, що збігається з віссю антени.

Основними джерелами теплового випромінювання служать, як неважко здогадатися, радіоізотопні генератори і приладовий відсік, де знаходяться споживачі електроенергії. Генератор легко моделюється двома ламбертовскімі (підкоряються закону Ламберта) випромінювачами в підставах циліндра, причому вклад одного з них можна не брати до уваги, а другий буде давати випромінювання, яке відбивається і від антени, і від приладового відсіку. На кожну з шести бічних стінок останнього фізики виділили по чотири ламбертовскіх джерела, а на передню стінку, що дивиться в космічний простір, – один. У згаданому вище дослідженні 2010 випромінювання задньої стінки відсіку, зверненої убік антени, не розглядалося, але зараз їй дісталося цілих шість джерел, рівномірно розподілених по її шестикутної поверхні.

Временнóе зміна теплового прискорення "Піонерів", яке визначається періодом напіврозпаду плутонію в радіоізотопних генераторах, рівним 87,74 року, і деякими менш очевидними факторами, автори оцінювали за класичним методом Монте-Карло. Звичайно, зазначена на початку замітки величина розрахована в припущенні про постійне прискорення, але поступово зменшуване «аномальне» 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 / с 2; це значення практично не відрізняється від розрахункового постійного прискорення. Через 17 років після запуску змодельована термальна складова впала до (7,1 ± 1,6) • 10-10 м / с 2, а ще через 9 років – до (5,8 ± 1,3) • 10-10 м / с 2 .

Цифри, як бачимо, говорять про те, що теплові ефекти зіграли вирішальну роль у появі аномалії або взагалі стали єдиною причиною цього. «Залишається лише дочекатися результатів від інших груп, зайнятих аналогічними розрахунками, – резюмує учасник дослідження Орфея Бертола (Orfeu Bertolami). – Сподіваюся, серйозних розбіжностей не буде ».

За матеріалами: Space.Com

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?