Fall wegen Pionieranomalie geschlossen

Bildunterschrift: Die Ansicht eines Künstlers eines Pionier-Raumfahrzeugs, das in den interstellaren Raum fliegt. Bildnachweis: NASA

Der Fall der Pioneer-Anomalie hat Wissenschaftler, Ingenieure und die weltraumbegeisterte Öffentlichkeit seit 1980 fasziniert und verwirrt, als die Analyse der Tracking-Daten des Zwillings-Pioneer-Raumfahrzeugs eine kleine, ungeklärte Verlangsamung des Duos ergab. Die Antwort auf dieses jetzt fest gefundene Rätsel liegt nicht in der seltsamen Physik oder der mysteriösen dunklen Materie, sondern einfach in der Wirkung von Wärme, die auf das Raumschiff zurückgedrängt wird – Wärme vom Raumschiff selbst, die von elektrischem Strom ausgeht, der durch Instrumente und die thermoelektrische Stromversorgung fließt .

Wenn Sie denken: "Wurde dieses Rätsel noch nicht gelöst?" – Du hättest recht.

Slava Turyshev vom Jet Propulsion Laboratory hat seit 2004 mühsam an dem Projekt gearbeitet, Dateien aus den hinteren Ecken von NASA-Schränken und -Kisten wiederhergestellt, die auf dem Weg in den Papierkorb waren, Lochkartendaten aus den 1970er Jahren in das heutige digitale Format konvertiert und alle Daten durchsucht Daten, die das Raumschiff aus Milliarden von Kilometern Entfernung zur Erde zurückgestrahlt hat.

Auf dem Weg dorthin hat Turyshev einige Artikel über seine Arbeit veröffentlicht (hier einer aus dem Jahr 2011), und im April dieses Jahres behauptete die Planetary Society, die zum Teil Turyshevs Forschung unterstützte, den Sieg, dass die Pionieranomalie gelöst wurde.

Aber jetzt hat Turyshev seine Ergebnisse offiziell in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht, und JPL hielt es für angebracht, eine Pressemitteilung herauszugeben.

Im Laufe der Jahre haben andere Wissenschaftler jedoch herausgefunden, dass der Schuldige die Wärme sein könnte, die von den Komponenten des Raumfahrzeugs kommt. Im Jahr 2001 veröffentlichte beispielsweise ein Wissenschaftler namens Louis K. Sheffer einen Artikel mit dem Titel „Konventionelle Kräfte können die anomale Beschleunigung von Pioneer 10 erklären“ und stellte mit einer guten Anzahl von Knirschen fest, dass „nicht-isotrope Strahlung von Raumfahrzeugwärme“ verantwortlich sein könnte die Verlangsamung und "dass der gesamte Effekt erklärt werden kann, ohne dass neue Physik erforderlich ist."

Warum Sheffers Artikel nicht ernsthafter betrachtet wurde, ist ungewiss, aber vielleicht war zu dieser Zeit die Idee der "neuen Physik" – dass wir möglicherweise unser Verständnis der Gravitationsphysik überarbeiten müssen – faszinierender als ein weltlicher Effekt wie Wärme aus den Systemen des Raumfahrzeugs.

Trotzdem scheint jeder mit der Erklärung zufrieden zu sein, die Turyshev und sein Team von meist freiwilligen Helfern pflichtbewusst gelöst haben. Und Turyshevs Beschreibung des Effekts ist in seiner Einfachheit wunderschön:

"Der Effekt ist so etwas wie wenn Sie ein Auto fahren und die Photonen von Ihren Scheinwerfern Sie nach hinten drücken", sagte er. "Es ist sehr subtil."

Pioneer 10 und 11 wurden 1972 bzw. 1973 gestartet und befinden sich immer noch auf einem Weg von unserer Sonne nach außen. In den frühen 1980er Jahren sahen die Navigatoren eine Verzögerung der beiden Raumschiffe in Richtung zurück zur Sonne, als sich die Raumschiffe dem Saturn näherten. Sie wiesen es als die Wirkung kleiner Mengen von Treibmittelresten zurück, die sich noch in den Kraftstoffleitungen befanden. Als das Raumschiff 1998 seine Reise fortsetzte und mehr als 13 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt war, stellte eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von John Anderson von JPL fest, dass es tatsächlich eine Verzögerung von etwa 300 Zoll pro Tag gab im Quadrat (0,9 Nanometer pro Sekunde im Quadrat). Sie waren diejenigen, die die Möglichkeit angesprochen haben, dass dies eine neue Art von Physik sein könnte, die Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie widersprach.

Danach tauchten alle möglichen Theorien auf, einige ziemlich verrückt, andere ernster.

Im Jahr 2004 beschloss Turyshev, sich wirklich mit der Angelegenheit zu befassen, und begann, im ganzen Land gespeicherte Aufzeichnungen zu sammeln, um die Daten zu analysieren, um festzustellen, ob er die Quelle der Verzögerung endgültig herausfinden konnte. Zum Teil, so JPL, erwogen Turyshev und seine Kollegen eine Mission der Weltraumphysik, um die Anomalie zu untersuchen, und er wollte sicher sein, dass es eine gab, bevor er die NASA nach einem Raumschiff fragte.

Und so suchten sie nach Doppler-Daten, Telemetriedaten und allem, was sie über das Raumschiff finden konnten, einschließlich der Suche nach den Gehirnen von Navigatoren, die im Laufe der Jahre mit dem Raumschiff gearbeitet hatten.

Sie haben mehr als 43 Gigabyte an Daten gesammelt, was jetzt vielleicht nicht viel zu sein scheint, aber für die 1970er Jahre eine Menge Daten ist. Es gelang ihm auch, eine Vintage-Bandmaschine zu retten, die weggeworfen werden sollte, damit er die Magnetbänder abspielen konnte. Viktor Toth aus Kanada hörte von den Bemühungen und half bei der Erstellung eines Programms, mit dem die Telemetriebänder gelesen und die alten Daten bereinigt werden konnten.

Sie sahen, dass das, was mit Pioneer geschah, nicht mit anderen Raumfahrzeugen geschah, hauptsächlich aufgrund der Art und Weise, wie die Raumschiffe gebaut wurden. Zum Beispiel sind die Voyager-Raumschiffe weniger empfindlich gegenüber den Auswirkungen auf Pioneer, da ihre Triebwerke sie entlang drei Achsen ausrichten, während die Pioneer-Raumschiffe auf das Drehen angewiesen sind, um stabil zu bleiben.

Turyshev und seine Kollegen konnten die von den elektrischen Teilsystemen abgegebene Wärme und den Zerfall von Plutonium in den Pioneer-Stromquellen berechnen, was der anomalen Beschleunigung beider Pioneer entsprach.

"Die Geschichte findet ihren Abschluss, weil sich herausstellt, dass die Standardphysik vorherrscht", sagte Turyshev. "Während es natürlich aufregend gewesen wäre, eine neue Art von Physik zu entdecken, haben wir ein Rätsel gelöst."

Turyshevs Artikel: Den Ursprung der Pionieranomalie finden.

Quelle: JPL

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