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困扰30多年的“先驱者号”反常加速问题已经解决

已有 5349 次阅读 2012-9-18 23:34 |个人分类:生活点滴|系统分类:科普集锦| 未解之谜, 解决, 先驱者号, 反常加速

    太空飞行器反常加速的问题,也是与日冕反常加热等一起被列为困扰人类的几个未解的反常问题(未解之谜)之一,在今年(2012)被认为已经解决了。这里涉及的飞行器,包括从1970s以来的一大批,如先驱者号(Pioneer)、伽利略号(Galileo)、NEAR、卡西尼号(Cassini)、罗塞塔号(Rosetta)及信使号(MESSENGER),等。反常加速的大小极小,10^-9 m/s^2量级,但是却真实存在,且可以很准确的测量到(插一句:中国的技术好像还做不到这一点,几年前我问了一位天文台的,大概可测到10^-7量级,还需努力)。

   对相关情况不熟悉者,建议先阅读以下几个链接再读本文。
   先驱者号异常(Pioneer anomaly):http://www.fyjs.cn/viewarticle.php?id=253958
   解决先驱者号的反常现象:http://www.shao.ac.cn/kpyd/ywkd/201104/t20110412_3110584.html
   先驱者号反常之谜已解开?http://www.astron.ac.cn/bencandy-3-2298-1.htm

   对于该问题,曾长期困扰这研究者,引起过大量的研究,尤其由于其可能包含新物理发现且问题看起来并不难(比如,不太需要量子力学之类的计算),激起了许多非主流科学家(俗称民科、民间科学家)的热情。

   wiki中所列的未解物理问题(http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_unsolved_problems_in_physics),其中已经解决的一栏

Problems solved in recent decades
Pioneer anomaly (2012)
There was a deviation in the predicted accelerations of the Pioneer spacecraft as they left the Solar System.[2][12] It is believed that this is a result of previously unaccounted-for thermal recoil force.[32][33]

     基本认定是辐射压力引起的。详细的wiki介绍,http://en.wikipedia.org/wiki/Pioneer_anomaly,其中给出了论文的链接。

a b Slava G. Turyshev, Viktor T. Toth, Gary Kinsella, Siu-Chun Lee, Shing M. Lok, Jordan Ellis (11 April 2012). "Support for the thermal origin of the Pioneer anomaly". arXiv:1204.2507. Published in:Turyshev, S.; Toth, V.; Kinsella, G.; Lee, S. C.; Lok, S.; Ellis, J. (2012). "Support for the Thermal Origin of the Pioneer Anomaly".Physical Review Letters 108 (24). arXiv:1204.2507.doi:10.1103/PhysRevLett.108.241101.

      可到PRL网站(http://prl.aps.org/abstract/PRL/v108/i24/e241101)中找到,三个月前发布的,或arXiv(http://arxiv.org/abs/1204.2507)。摘要:

We investigate the possibility that the anomalous acceleration of the Pioneer 10 and 11 spacecraft is due to the recoil force associated with an anisotropic emission of thermal radiation off the vehicles. To this end, relying on the project and spacecraft design documentation, we constructed a comprehensive finite-element thermal model of the two spacecraft. Then, we numerically solve thermal conduction and radiation equations using the actual flight telemetry as boundary conditions. We use the results of this model to evaluate the effect of the thermal recoil force on the Pioneer 10 spacecraft at various heliocentric distances. We found that the magnitude, temporal behavior, and direction of the resulting thermal acceleration are all similar to the properties of the observed anomaly. As a novel element of our investigation, we develop a parameterized model for the thermal recoil force and estimate the coefficients of this model independently from navigational Doppler data. We find no statistically significant difference between the two estimates and conclude that once the thermal recoil force is properly accounted for, no anomalous acceleration remains.

   不翻译了,有google翻译等各种机器翻译在,我想感兴趣者读懂这段文字不会太难。大意是,经过几年的反复验证,2012年(几年前有迹象,但未肯定)这篇文章,基本肯定了是热辐射反弹力导致的反常加速,把这个因素考虑进来,不再出现任何反常加速。附一张该论文的图。

   文章中有详细的计算和对比。这个结局似乎有点好玩,不清楚会否还有争论。如果被确信,那么民科们要失望了,又少了一个反相对论、提出新力学的支撑了。

   附注:鉴于Slava G. Turyshev的文章已经发表几个月了,wiki中的词条也早已更新,但是国内还没有提及这件事的。因此我(2008年时曾用一个简单的模型研究过这个问题,当然,除了部分可吻合观测外,没能真正解决问题)粗略的写下这篇文字。有做天文的,不妨写点更详细的中文资料。

xiehuasheng
2012-09-18 23:19



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2 王先驱 赵凤光

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