เครดิตรูปภาพ: NASA
ในระบบนิเวศน์ผู้บุกเบิกคือ“ สปีชี่ส์สร้างตัวเองในสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้งก่อนหน้านี้” ในหมู่มนุษย์ผู้บุกเบิก "ตั้งถิ่นฐานในดินแดนที่ไม่รู้จักหรือไม่อ้างสิทธิ์" ไพโอเนียร์เป็นความพยายามครั้งแรกของเราในการตรวจสอบระบบสุริยะ แต่ดูเหมือนว่าความพยายามในการบุกเบิกคู่ของนาซ่าในปัจจุบันมีความคืบหน้าไปทางดวงดาวน้อยกว่าที่คาดไว้และคำถามคือ“ ทำไม”
เมื่อนาซาออกแบบสมมติฐานภารกิจจะทำเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมการทำงานของยาน ในขั้นต้นองค์การนาซ่ามีความกังวลอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับการส่งยานสำรวจไพโอเนียร์สองลำผ่านแถบดาวเคราะห์น้อย - หลังจากนั้นพวกที่ยิ่งใหญ่เหล่านั้นสามารถเข้าร่วมได้โดยคนจำนวนน้อย!
ในขณะเดียวกันองค์การนาซ่าจะต้องวางแผนเส้นทางบินเพื่อใช้ยานในที่ที่มันกำลังไป ขึ้นอยู่กับเส้นทางน้ำหนักของภารกิจและข้อกำหนดอื่น ๆ ต้องมีแรงขับเพียงพอที่จะให้ลิฟต์ที่จำเป็น ปัจจัยใหญ่ที่มีผลต่อแรงขับคือแรงโน้มถ่วงยิ่งคุณมีแรงขับมากกว่าที่คุณต้องการ
หนึ่งในสิ่งที่ชาญฉลาดเกี่ยวกับไพโอเนียร์ 10 และ 11 คือทางเลือกของนาซ่าในการติดตั้งระบบสื่อสารแบบสองทางที่ไวต่อการเลื่อนดอปเลอร์ จากการเปลี่ยนแปลงความถี่ของนาซ่าสามารถกำหนดความเร็วของยานได้เมื่อเทียบกับสถานีรับสัญญาณบนโลก เมื่อใช้ข้อมูลนี้องค์การนาซ่าสามารถปรับเครื่องขับดันเพื่อปรับวิถีการสอบสวนให้เป็นไปตามวัตถุประสงค์ (ยานทั้งสองบินโดยจูปิเตอร์ขณะที่ไพโอเนียร์ 11 ผ่านไปใกล้ดาวเสาร์)
ตราบเท่าที่โพรบมีเชื้อเพลิงผู้ควบคุมภารกิจสามารถปรับความเร็วและวิถีได้ แต่เมื่อออกมาจากเชื้อเพลิงทั้งคู่สามารถสร้างความคืบหน้าตามความเฉื่อยและโมเมนตัมหนังสติ๊กจากยักษ์แก๊ส
มันเป็นช่วงระหว่างการบินเฉื่อยที่ความผิดปกติเริ่มปรากฏขึ้นในการเคลื่อนไหวของยานทั้งสอง Doppler กะแสดงว่าการชะลอตัวที่ไม่คาดคิดนอกวงโคจรของดาวยูเรนัส ที่ระยะทางจากดวงอาทิตย์ 20 ดวง (หน่วยดาราศาสตร์ - AUs) NASA เริ่มเห็น "blue-shift" ในการส่งสัญญาณโพรบ ทั้งคู่ยังคง“ ร้องเพลงบลูส์” ต่อไปในขณะที่เกินวงโคจรของเนปจูน 10 AU ในภายหลัง วันนี้โพรบได้ลดลงจากตำแหน่งที่คาดหวังของพวกเขาโดยระยะทางมากกว่าโลกถึงดวงจันทร์ ...
การเก็งกำไรเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสีฟ้ามาก ไพโอเนียร์ 10 และ 11 เองถูกตัดออกมาเป็นแหล่งมานานแล้ว การคิดส่วนใหญ่อ้างถึงการเพิ่มแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่คาดคิด เมื่อส่งสัญญาณกลับสู่โลกลำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของยานจะ“ ตก” ต่อไปในระบบสุริยะของโลกด้วยแรงโน้มถ่วงที่ดีและมันก็“ ชัน” มากกว่าที่คิด วันนี้ทั้งคู่ไม่ไกลนักในการเดินทางออกนอกประเทศตามที่คาดการณ์ไว้
คำถามคือ:“ อะไรคือที่มาของการเพิ่มขึ้นของแรงโน้มถ่วงที่ไม่คาดคิดที่ส่งผลต่อโพรบ?” คำตอบเดียวอยู่ใน "สสารมืด" น่าแปลกที่อีกคนอยู่ใน“ พลังงานมืด” ซึ่งเป็นแรงต่อต้านที่จะโน้มถ่วงในจักรวาล บุคคลที่สามอยู่ในโดเมนของ "ทฤษฎีสตริง" ("branes" สองแห่งในท้องถิ่น - เทียบเท่ากับ "แผ่นเปลือกโลก" ในรูปแบบ n มิติในท้องถิ่น - อาจตัดกันในระบบของเรา) ทฤษฎีหนึ่งเกี่ยวข้องกับ "แรงโน้มถ่วงดึงกลับ" (จากด้านตรงข้ามของระบบสุริยะตรงข้ามกับโพรบแต่ละตัว) นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ที่ทั้งคู่จะมี“ ช่วงเวลาของควอดราปี้แสงอาทิตย์” หรือมีการชะลอตัวโดยวัสดุที่ไม่คาดคิดในแถบไคเปอร์นอกยูเรนัส
แต่เมื่อพูดถึงการแยกผู้กระทำผิดเรามักจะรับคำแนะนำจากสารวัตร Louie จากภาพยนตร์ Casablanca:“ ปัดเศษผู้ต้องสงสัยตามปกติ”
โพรบทั้งสองนี้อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่า 70 AU - แต่ยังอยู่ในแถบไคเปอร์ของระบบสุริยะ รูปแบบการชะลอตัวของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าแหล่งที่มาของความผิดปกติเป็นที่แพร่หลายและคงที่ ในกระดาษ 15 มีนาคม 2548 เรื่อง“ ความผิดปกติของผู้บุกเบิก: แรงดึงโน้มถ่วงเนื่องจากสายพาน Kuiper” Jose A. Diego และผู้ตรวจสอบอื่น ๆ จากสถาบันดาราศาสตร์แห่งชาติมหาวิทยาลัยอิสระแห่งเม็กซิโกเขียนว่า:“ …ไม่จำเป็นต้องเรียกพลังมืดทั้งหมดของเอกภพในตอนแรกให้ลองอธิบายปรากฏการณ์นี้กับคนท้องถิ่นทุกวัน ฟิสิกส์และหากนี่ยังไม่เพียงพอให้ใช้เครื่องจักรกลหนัก”
และฟิสิกส์ในชีวิตประจำวัน? ทำไมต้อง Kuiper Belt! แต่ไม่เหมือน Kuiper Belt เก่าอย่างแน่นอน สำหรับ Jose et al, Kuiper Belt ตอนนี้เริ่ม 10AU ของดวงอาทิตย์ - ใกล้วงโคจรของดาวยูเรนัส - และมีความหนา 1 AU แถบไคเปอร์ของทีมได้รับมวลมากเป็นสองเท่าของโลก - น้อยกว่าสิบเท่าที่เสนอมา แต่เดิม นอกจากนี้มวลนั้นมีอคติต่อวงโคจรของดาวยูเรนัส การเพิ่มขึ้นของมวลเป็นผลมาจากความจริงที่ว่าการประมาณค่าดั้งเดิมของมวลแถบไคเปอร์ทั้งหมดนั้นขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคขนาดเล็ก โดยการรวมน้ำแข็งขนาดใหญ่ - พร้อมด้วยก๊าซในองค์ประกอบของมันกลุ่มเชื่อว่ามีมวลมากพอที่จะอธิบายได้ว่าทำไมโพรบจึงชะลอตัวลงและสัญญาณพาหะเปลี่ยนไป
ทีมงานกล่าวต่อไปว่า: "... สิ่งสำคัญคือต้องชี้ให้เห็นว่าสายพานจะส่งผลต่อวงโคจรของเนปจูนด้วย ... " การเพิ่มมวลภายในแถบไคเปอร์อย่างมีประสิทธิภาพจะทำให้ดาวเนปจูนหมุนวนใกล้กับดวงอาทิตย์เล็กน้อย ทีมคาดการณ์ว่าศูนย์กลางมวลของดาวเคราะห์จะเลื่อน 1.62 กิโลเมตรด้วยการปฏิวัติเต็มรูปแบบของ 164.8 ปี Terran
“ การกระจายตัวของความหนาแน่นในแนวรัศมีของมวลจำเป็นต้องอธิบายการเร่งความเร็วอย่างต่อเนื่องไปยังดวงอาทิตย์ที่วัดโดยยานอวกาศของไพโอเนียร์สามารถอธิบายได้ด้วยแบบจำลองการก่อตัวของระบบสุริยะ” เขียนทีม เพื่ออธิบายการกระจุกตัวของมวลสารรอบวงโคจรของดาวยูเรนัสที่มากขึ้นพวกมันจะอธิบายถึง“ การเคลื่อนย้ายวัสดุภายใน” สู่วงโคจรของดาวยูเรนัสเมื่อเวลาผ่านไป
อีกแหล่งที่มาของการชะลอตัวที่ไม่คาดคิดคือการลากยานที่เกิดจากการไหลของอนุภาคภายในสายพาน ในสถานการณ์นี้แถบไคเปอร์จะมีความสำคัญมากกว่าที่คิดไว้เดิม แต่เนื้อหานั้นจะกระจายอย่างเท่าเทียมกัน (เพื่อพิจารณาการสูญเสียคงที่ที่เห็นในโมเมนตัมของโพรบแต่ละตัว)
ไม่ว่าแหล่งที่มาสูงสุดของการชะลอตัวของโพรบจะเป็นอะไรก็ตามไม่ต้องกลัวว่าจะเป็นคู่หูรุ่นแรกสุดสามคู่ที่จะย้อนกลับและเผาไหม้ในบรรยากาศที่อยู่ใกล้เรา ผู้บุกเบิกทั้งสองเหล่านี้ยังคงถูกกำหนดให้“ ตั้งถิ่นฐานในดินแดนที่ไม่รู้จักหรือไม่อ้างสิทธิ์” ในฐานะทูตแรกของมนุษยชาติต่อดวงดาว
เขียนโดย Jeff Barbour
