Memecahkan Masalah Anomali Pada Pioneer
Sebelum Voyager 1 dan 2 dieksplorasi luar tata surya, Pioneer 10 dan 11 membuka jalan. Diluncurkan pada tahun 1972 dan 1973, masing-masing, pesawat ini adalah yang pertama untuk transit sabuk asteroid dan orang pertama yang membuat menutup pengamatan dari Jupiter (kedua Pioneer 10 dan 11) dan Saturnus (Pioneer 11). Seperti penerusnya, Voyagers dan New Horizons, pelopor kedua melewati orbit Pluto dan akan terus melaju ke luar dari pusat tata surya.
Didukung oleh empat plutonium-238 Generator termolistrik radioisotop (RTGs) masing-masing, pesawat ruang angkasa Pioneer membawa sejumlah besar ilmiah perangkat yang memungkinkan mereka untuk mengambil foto dan membuat pengukuran detail lingkungan sekitar Yupiter dan Saturnus dan di luar tata surya. Pelopor juga terkenal dilakukan plakat Pioneer, dengan pesan bergambar untuk setiap makhluk luar angkasa yang suatu hari nanti mungkin mengalami kerajinan; ini akan memberi mereka informasi mengenai asal probe.
Pelopor memiliki beberapa fitur desain yang unik yang memungkinkan mereka untuk akan sangat tepat dilacak oleh stasiun menerima berbasis bumi. Perintis kedua adalah spin stabil (yang berarti bahwa mereka berputar di sekitar titik sentral untuk menjaga mereka dari bergoyang-goyang atau mengubah lintasan) dan dibutuhkan sangat sedikit koreksi lapangan yang bisa satu gerakan mereka. Kombinasi jenis transceiver kapal pesawat ruang angkasa dan tanah berbasis Doppler pelacakan digunakan pada misi memungkinkan percepatan mereka yang akan dilacak dengan akurasi hampir tidak dapat dipercaya ∼ 10-10 meter per kedua kuadrat (m/s2). Pesawat ruang angkasa Voyager, yang tidak berputar stabil dan mengandalkan lebih sering menggunakan thrusters, tidak bisa dilacak ke tingkat presisi.
Pelopor dianggap yang paling tepat dilacak dan navigasikan pesawat untuk tanggal. Akurasi menakjubkan ini berkaitan dengan mengukur percepatan pelopor mengarah pada penemuan yang tidak biasa. Hal ini dimengerti bahwa probe akan memperlambat sampai batas tertentu karena daya tarik gravitasi matahari. Tapi sementara pelopor telah mencapai kecepatan lepas dari matahari dan akan akhirnya meninggalkan tata surya, tahun 1980 seorang peneliti di NASA's Jet Propulsion Laboratory melihat pelopor memperlambat turun lebih dari data diperkirakan mereka akan. Ini terjadi pada kedua perintis, mewujudkan sebagai percepatan sunward 8.74 ± 1,33 × 10 – 10 m/s2.
Sementara ini mungkin tampak seperti perbedaan yang sangat kecil dalam percepatan diukur dari diperkirakan percepatan, hal itu mengarah pelopor tersisa ribuan kilometer lebih dekat ke bumi setiap tahun daripada yang mereka seharusnya. Penyebab sangat bingung para ilmuwan yang mempelajari masalah. Bahkan kecil, dijelaskan percepatan sunward mengusulkan kemungkinan kerusakan prinsip gravitasi seperti yang dijelaskan oleh relativitas umum.
Banyak orang menjadi tertarik pada masalah. Mengapa, mereka bertanya, adalah pelopor melambat? Banyak faktor telah dianggap sebagai kemungkinan penyebab perlambatan ini dijelaskan, yang kemudian dikenal sebagai pelopor anomali. Dapat pemahaman kita tentang hakekat fisika akan Cacat? Gravitasi dari medium antarbintang sekitarnya yang mengisi ruang di antara bintang-bintang bisa berbeda daripada yang telah diharapkan? Debu menghasilkan tarik pada pesawat ruang angkasa? Apakah anomali mungkin sekunder untuk kekuatan radiasi matahari? Perhitungan kami mengenai posisi yang tepat dari bumi dibandingkan pesawat ruang angkasa bisa salah? Adalah sesuatu yang berhubungan dengan pesawat ruang angkasa limbah panas, thruster rusak atau kebocoran gas menyebabkan anomali?
Melampaui masalah teoritis yang dihadapi para peneliti, masalah lebih konkret yang lain berdiri dengan cara mereka: informasi teknis dan rekaman dari Pioneer data yang diperlukan untuk memecahkan masalah disimpan baik pada kertas atau pada pita magnetik data jalur 7 dan 9. Mengidentifikasi sumber-sumber data ini (beberapa di antaranya yang secara harfiah dalam kotak di bawah tangga dan dumpsters dalam perjalanan mereka ke dihancurkan), memulihkan perangkat keras diperlukan untuk membaca rekaman itu, dan mengkonversi semua informasi ini ke format modern media adalah menakutkan tantangan pada beberapa tingkatan, terutama biaya dan tenaga kerja yang terlibat. Planet masyarakat membantu mengumpulkan dana untuk membantu peneliti seperti Slava Turyshev dan kolaboratornya mengatasi tantangan-tantangan ini.
Ketika semua kemungkinan dianggap, salah satu penyebab potensi anomali Pioneer berulang kali datang ke kedepan: efek termal, sebagian besar berasal dari RTGs empat kapal Pioneer masing-masing. Untuk sepenuhnya menganalisis kemungkinan ini, Turyshev dan rekan-rekan (terutama Viktor Toth) digunakan pengukuran termal yang diprediksikan dan yang sebenarnya untuk menciptakan model termal sangat akurat pesawat ruang angkasa. Mereka pertama kali meniru efek pemanasan dari matahari pada wajah trailing pelopor. Kemudian mereka berbalik untuk sumber panas pada pesawat ruang angkasa. Panas dari RTGs yang dipancarkan ke arah yang terdepan dalam pesawat ruang angkasa, ke arah gerak, dan panas dari kotak elektronik juga terutama terpancar dalam arah yang sama. Hal ini menghasilkan tekanan (mundur) sunward pada pesawat ruang angkasa seluruh. Sebagai akibatnya, pemanasan keseluruhan kerajinan, ketika semua faktor dimasukkan, adalah asimetris. Pada akhirnya, Turyshev dan rekan menyimpulkan bahwa radiasi pasukan dari pemanasan diferensial pesawat ruang angkasa, dikenal sebagai termal mundur pasukan, dari RTGs dan elektronik sudah cukup untuk menjelaskan seluruh Pioneer anomali. Analisis tambahan menunjukkan bahwa anomali Pioneer juga muncul untuk menjadi penurunan intensitas dengan waktu, kemungkinan sebagai akibat dari peluruhan radioaktif dan lambat penurunan daya output RTGs', memberikan dukungan lebih lanjut untuk kesimpulan yang dicapai oleh Turyshev.
Pada akhirnya, teori relativitas tidak digulingkan, pemahaman kita tentang fisika tidak Cacat, anomali Pioneer menjelaskan kepada rakyat kepuasan, dan, untuk saat ini, pertanyaan telah dimasukkan untuk beristirahat. Tapi kisah anomali Pioneer menunjukkan bagaimana menuntut pengukuran dalam ilmu dapat menghasilkan pertanyaan-pertanyaan baru, menantang ide lama dan merangsang cara baru untuk memecahkan masalah kompleks.