Znajdujący się przeszło 95 jednostek astronomicznych od Słońca Voyager 1 porusza się wolniej niż przewiduje prawo powszechnego ciążenia. Naukowcy poszukują przyczyny tego efektu.

Ten artykuł jest preludium tegorocznego żartu primaaprilisowego 🙂

Sonda wystartowała z Ziemi 5 września 1977 roku, minęła Jowisza i Saturna przeprowadzając badania naukowe, a potem została skierowana poza Układ Słoneczny. Wystrzelony 20 sierpnia tego samego roku Voyager 2 badał jeszcze Urana i Neptuna.

Voyager 1 znajduje się obecnie 95 jednostek astronomicznych od Słońca i 94,7 jednostki astronomicznej od Ziemi. Voyager 2 oddalił się od Ziemi na 76,2 jednostki astronomicznej.

Mimo upływu lat sondy wciąż działają. Przeprowadzają znikomą ilość badań naukowych, zużywają prawie całą dostępną energię na wysłanie ich wyników na Ziemię. Zgłębiają czeluście na granicach Systemu Słonecznego.

Obliczając trajektorie sond korzysta się z prawa powszechnego ciążenia, mówiącego, że siła przyciągania jest proporcjonalna do iloczynu mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości. Uwzględnia się głównie oddziaływanie Słońca. Siły wywierane przez inne ciała Układu Słonecznego są w odległościach “voyagerowych” zaniedbywalne.

Wykonane obliczenia mówią, że Voyager 1 powinien poruszać się z prędkością 17,163 kilometra na sekundę względem Słońca, a Voyager 2 – 15,613 kilometra na sekundę. Dokładne pomiary efektu Dopplera jakiemu podlega sygnał wysyłany przez sondy pokazują, że prędkość ta jest nieznacznie mniejsza.

Do niedawna prędkości sondy były mniejsze o około 0,005 kilometra na sekundę (5 metrów na sekundę, prędkość biegnącego człowieka). Wysunięto różne hipotezy tłumaczące przyczyny tego zjawiska.

Jedna z teorii mówiła, że winne jest oddziaływanie nieznanej jeszcze planety. Hipotezę jednak odrzucono. Obie sondy znajdują się dość daleko od siebie, Voyager 1 na tle Wężownika, a Voyager 2 – w konstelacji Teleskopu. W przestrzeni dzieli je około 100 jednostek astronomicznych. Aby wywrzeć odpowiednią siłę, musielibyśmy mieć do czynienia z dwoma, odpowiednio ułożonymi planetami. Poza tym, aby spowalniać ruch sond, musiałyby znajdować się bliżej Słońca niż Voyagery. Byłyby na tyle jasnymi obiektami, że dawno zostałyby odkryte.

Inna hipoteza mówiła, o drobnych odchyłkach od prawa powszechnego ciążenia. W myśl niektórych teorii – siła nie jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości, ale do odległości podniesionej do nieco innej potęgi. Żadne jednak wartości wykładnika potęgi nie pozwoliły na odtworzenie trajektorii Voyagerów.

W końcu znaleziono przyczynę – radiatory. Obie sondy mają urządzenia służące do odprowadzania ciepła z pokładowych komputerów. Są one zwrócone w stronę przeciwną Słońcu (czyli także przeciwnie do zwrotu prędkości). Wydostaje się z nich niewiele energii, ale wiąże się z nią pewien pęd, który może spowalniać ruch sond.

Do niedawna wszystko się zgadzało, sondy zwalniały tak, jak nakazywała im siła grawitacji Słońca i siła odrzutu. Sytuacja zaczęła zmieniać się na początku tego roku. Voyager 1 zaczął szybciej zmniejszać prędkość. Do teraz spadła ona do około 0,015 kilometra na sekundę (około 54 kilometrów na godzinę) poniżej przewidywań. Efekt, który zdaje się dość szybko narastać, na pewno nie jest wynikiem niedokładności pomiaru. Przyspieszenie znajdującego się bliżej Ziemi Voyagera 2 nie zmieniło się.

Sprawdzono hipotezę mówiącą o awarii systemu nadawczego. Jeśli nieznacznie zmniejszyłaby się częstotliwość sygnału, ziemscy odbiorcy potraktowaliby to jako zmianę prędkości. Jednak Voyager 1 ma dwa niezależne systemy nadawcze. Efekt na obu kanałach pojawił się jednocześnie i jest tak samo duży. Równoczesna, identyczna awaria dwóch systemów jest szalenie mało prawdopodobna.

Badania są kontynuowane. Być może dalsze obserwacje pozwolą na ustalenie przyczyny efektu.

Autor

Michał Matraszek

Komentarze

  1. Andy    

    Jest jeszcze jedna możliwość — Obydwie sondy poruszają się w przestrzeni kosmicznej od prawie trzydziestu lat (!!!)

    Przestrzeń kosmiczna nawet w pobliżu Ziemi jest najbardziej nieprzyjaznym środowiskiem znanym człowiekowi, a co dopiero 95 AU od niej: stamtąd nie widać żadnych planet, a Słońce ma już “punktowy” rozmiar kątowy oraz jasność -16,8 mag.

    Dlatego też mogło w końcu dojść do roszczelnienia zaworu któregoś z silniczków korekcyjnych w jednej z tych sond (jak się to mówi: ze starości). Wydobywający się pomału gaz w przeciwnym kierunku do lotu sondy hamuje ją… Na dodatek efekt ten wzmaga działanie innego silniczka korekcyjnego, który uruchomiony został automatycznie przez komputer pokładowy, celem kompensacji pędu z pierwszego (po to by antena sondy mogła być zawsze ustawiona w kierunku Ziemi).

    Nie jestem ekspertem w dziedzinie astronautyki, więc moja hipoteza może być błędna, ale kto wie, może dalsze badania ruchu Voyagerów ją potwierdzą…

    1. Grygus    

      hmmm… — ale kazde uruchomienie silniczka, czy tez spadek cisnienia wewnatrz sondy bylby zarejestrowany przez komputer, a informacja o tym przekazana na ziemie. Pewnie kilka Wielkich Głów się nad tym męczy – i kto wie?? Może wreszcie odkryją tą ciemną materię?? :-)))

      1. Mariusz    

        a moze to efekt polityczny? — NASA ponoc zapowiedziala zaprzestanie finansowania misji Voyagerow…
        A tu nagle takie nieznane efekty sie pojawiaja…
        To daje do myslenia. Zaskakujaca korelacja:-)
        Ale oczywiscie mam nadzieje ze to jakis efekt fizyczny. Moze gdzies tam jakis clump ciemnej materii sobie orbituje dookola US. Ostatnio modne sa teorie ze te zageszczenia ciemnej materii w halo galaktycznym sa stosunkowo niewielkich rozmiarow.

  2. a.    

    hm… — a moze ma to zwiazek z przekraczaniem przez voyagera granicy ukladu sloneczongo?

    1. Andy    

      Tak! To już może być Heliopauza! (???) — Rzeczywiście!

      Gdyby to zjawisko było związane z urządzeniami sondy (zobacz wcześniejszą hipotezę o silniczkach korekcyjnych), z pewnością byłoby zarejestrowana przez komputer.

      Dzięki Wam, Koledzy: Grygus i a., że naprowadziliście mnie na bardziej prawdopodobną przyczynę!

      Sonda być może właśnie przekracza heliopauzę i fala uderzeniowa wiatru gwiazdowego, scierającego się z wiatrem słonecznym powoduje ten efekt hamowania!

      Takj naprawdę nie wiadomo jakie zjawiska można zaobserwować w heliopauzie, gdyż sonda Voyager jest pierwszą działającą sondą wysłaną przez ludzi, która tam dotrze/dotarła…

      Pozdrawiam Was Serdecznie
      Andy

      1. Scorus    

        Pioneer — Dla Pioneera 10 zaobserwowano podobny efekt. Tam najbardzje prawdopodobną przyczyną było rozszczelnienie zaworu w generatorze RTG. Zaobserowano jednak drobny wstrząs, który był najprawdopodobnej związany z tą awarią.

      2. Wiesiek    

        Zadanie dla fizmat!!! — Słońce jest żródłem wiatru słonecznego, a z drugiej strony jako duża masa powinna te drobiny “ściągać” z powrotem. Podejrzewam że próbniki poruszają się w tej “gęstej zupie” (dodatkowo wiatr gwiazdowy) i zwalniają. Może któryś z Was stworzy model matematyczny tego zjawiska…

        1. Muzin    

          Wiatr Słoneczny to Głównie fotony , na które nie działa siła grawitacji. Fotony moga wręcz przeciwnie, moga zwiekszyć nieznacznie prędkosć próbników , gdyz wywołują one pewne ciśnienie (zapowiadane zastosowanie w żaglach słonecznych)Wszelkie czastki wchodzace w skłąd wiatru słonecznego np alfa i beta są wychamowywane przez grawitacje Słońca znacznie wczesniej, i w odległosci takiej jak próbniki ich obecność jest pomijana.

        2. astrino    

          obalamy teorie? — “Wiatr Słoneczny to głównie fotony, na ktore nie działa siła grawitacji.”
          Czy ja dobrze czytam? Czyli mamy kogos kto nie uznaje dowodów na to że promienie świetlne są załamywane przez grawitacje (o ile dobrze pamietam to jest znana fotografia przedstawiajaca tak zwany krzyż Einsteina) a nawet potrafia byc wychamowane i cofniete przez oddzialywania grawitacyjne (czrne dziury).
          Jesli jestem na bierzaco to teoria o istnieniu czarnych dziur jest powszechnie obowiazujaca choc nie udowodniona, a oddzialywanie grawitacyjne na fotony zostalo udowodnione za pomoca wspomnianego juz slynnego zdjecia przedstawiajacego krzyz Einsteina.
          Przyznaje sie ze moze nie jestem na bierzaco bo o wiele bardziej interesuje mnie Uklad Sloneczny, ale w kilku fundamentalnych sprawach sie orientuje i to chyba nie jest tak ze na fotony nie dziala sila grawitacji.
          Pozdrawiam

  3. kamil3212b    

    żart — Czytajcie dokładnie : “Ten artykuł jest preludium tegorocznego żartu primaaprilisowego 🙂 “.

Komentarze są zablokowane.