حقوق الصورة: ناسا
الرائد في علم البيئة هو "نوع يقيم نفسه في بيئة قاحلة في السابق". بين البشر ، الرواد "يستقرون في منطقة مجهولة أو غير مُطالب بها". من بين المنجمين ، كان بايونير أول جهودنا لاستكشاف النظام الشمسي. ولكن يبدو أن جهود ناسا المزدوجة الرائدة حققت الآن تقدمًا أقل تجاه النجوم مما كان متوقعًا والسؤال هو "لماذا؟".
عندما تصمم وكالة ناسا ، يتم وضع افتراضات مهمة حول بيئة تشغيل المركبة. في البداية ، كان لدى وكالة ناسا بعض المخاوف العميقة حول إرسال مسباري بايونير من خلال حزام الكويكبات - بعد كل شيء ، يمكن أن ينضم إلى كل تلك الكبيرة منها الكثير من الصغار!
وفي الوقت نفسه ، يجب على وكالة ناسا أن تخطط لمسار طيران لأخذ الطائرة إلى حيث تسير. بناءً على الطريق وحمولة المهمة والمتطلبات الأخرى ، يجب توفير قوة دفع كافية لتوفير المصعد المطلوب. العامل الكبير الذي يؤثر على الدفع هو الجاذبية - كلما كان لديك ، كلما احتجت أكثر.
كان أحد الأشياء البارعة في Pioneer 10 و 11 هو اختيار وكالة ناسا لتزويد الزوج باتصالات ثنائية الاتجاه حساسة لتحولات دوبلر. استنادًا إلى التحولات الترددية ، يمكن لوكالة ناسا تحديد سرعة المركبة بالنسبة لمحطات الاستقبال على الأرض. باستخدام هذه البيانات ، يمكن أن تقوم وكالة ناسا بتعديل الدوافع لضبط مسارات المسبار نحو أهدافها. (طارت كل من المركبة من قبل المشتري بينما قام بايونير 11 بتمرير بالقرب من زحل.)
طالما أن المجسات تحتوي على وقود ، يمكن لمراقبي المهام ضبط السرعة والمسارات. ولكن بمجرد نفاد الوقود ، يمكن للزوج أن يحرز تقدمًا فقط بناءً على الجمود والقوة الدافعة التي يوفرها عملاق الغاز.
خلال رحلة القصور الذاتي ، بدأت الشذوذ تظهر في حركات المركبتين. أظهرت التحولات الدوبلرية تباطؤًا غير متوقع خارج مدار أورانوس. بدأت ناسا ، على نحو 20 مسافة بين الأرض والشمس (الوحدات الفلكية - AUs) ، في رؤية "تحول أزرق" في إرسال المجسات. استمر الزوج في "غناء البلوز" بينما تجاوز مدار 10 نبتون في وقت لاحق. اليوم ، لم تحقق المسابر مواقعها المتوقعة بمسافة أكبر من الأرض إلى القمر ...
تكثر التكهنات حول سبب التحول الأزرق. لطالما تم استبعاد بايونير 10 و 11 أنفسهم كمصدر. يشير معظم التفكير إلى زيادة غير متوقعة في قوة الجاذبية نحو الشمس. عند إرسال الإشارات إلى الأرض ، فإن الحزم الكهرومغناطيسية للمركبة "تسقط" أكثر في جاذبية الأنظمة الشمسية بشكل جيد وهذا البئر "أكثر حدة" بطريقة ما مما كان يعتقد في السابق. اليوم ، الزوج ليس بعيدًا جدًا في رحلتهما الخارجية كما هو متوقع.
السؤال هو: "ما هو مصدر الزيادة غير المتوقعة في الجاذبية المؤثرة في المجسات؟". تكمن إجابة واحدة في "المادة المظلمة". الغريب أن آخر يكمن في "الطاقة المظلمة" - القوة المعارضة للجاذبية في الكون. والثالث موجود في مجال "نظرية الأوتار" (قد يتقاطع "نوعان محليان" - ما يعادل "الصفائح التكتونية" ذات الأبعاد n المحلية في نظامنا). تتعلق إحدى النظريات بـ "سحب الجاذبية الخلفية" (من الجانب الآخر من النظام الشمسي المقابل لكل مسبار). هناك أيضًا احتمال أن يكون لدى الزوج "لحظات شمسية رباعية" أو يتم تباطؤها بسبب مادة غير متوقعة في حزام كويبر خارج أورانوس.
ولكن عندما يتعلق الأمر بفرز الجناة ، يمكننا عادةً أخذ نصيحة المفتش لوي من فيلم الدار البيضاء: "اجمع المشتبه بهم المعتادين".
كلا المسبارين بعيدان عن الشمس أكثر من 70 AU - ولكنهما لا يزالان داخل حزام Kuiper في المجموعة الشمسية. يشير نمط تباطؤهم إلى أن مصدر الشذوذ منتشر وثابت. في 15 مارس 2005 ورقة بعنوان "شذوذ بايونير: الجاذبية بسبب حزام كويبر". كتب خوسيه أ. دييغو ومحققون آخرون من معهد علم الفلك في الجامعة الوطنية المستقلة في المكسيك: "... ليست هناك حاجة لاستدعاء كل قوى الظلام في الكون في البداية ، حاول أولاً أن تشرح هذه الظاهرة مع المحلية ، كل يوم الفيزياء وإذا لم يكن ذلك كافيًا ، فاستخدم الآلات الثقيلة ".
والفيزياء اليومية؟ لماذا حزام كويبر بالطبع! ولكن ليس بالضبط نفس حزام كويبر القديم. بالنسبة لـ Jose et al ، يبدأ حزام Kuiper الآن على مسافة قريبة من الشمس بمقدار 10 AU - خارج مدار أورانوس مباشرة - ويبلغ سمكها 1 AU. اكتسب حزام كويبر حزام الفريق ما يقرب من ضعف كتلة الأرض - أقل بقليل من عشر مرات المقترحة أصلاً. بالإضافة إلى أن الكتلة منحازة نحو مدار أورانوس. تنشأ الزيادة في الكتلة من حقيقة أن التقديرات الأصلية في إجمالي كتلة حزام كويبر كانت تستند إلى أحجام الجسيمات الصغيرة. من خلال تضمين الجليد بحجم أكبر - جنبًا إلى جنب مع الغازات في تكوينها ، تعتقد المجموعة أنه يمكن حساب كتلة كافية لشرح سبب تباطؤ المسابر وتغيير إشارات الناقل.
يستمر الفريق ليقول: "... من المهم أن نشير إلى أن الحزام سيؤثر أيضًا على مدار نبتون ...". بشكل فعال أي زيادة في الكتلة داخل حزام كويبر من شأنه أن يؤدي إلى نبتون إلى الحلزون في أقرب قليلا من الشمس. ويقدر الفريق أن مركز كتلة الكوكب سوف يتغير 1.62 كيلومترًا مع كل ثورة كاملة تبلغ 164.8 عامًا.
"يمكن تفسير توزيع الكثافة الشعاعية للكتلة اللازمة لشرح التسارع المستمر نحو الشمس المقاس بواسطة سفن الفضاء الرائدة بواسطة نماذج لتكوين النظام الشمسي." يكتب الفريق. لشرح التركيز الأكبر للكتلة حول مدار أورانوس ، فإنهم يستمرون في وصف "النقل الداخلي للمواد" نحو مدار أورانوس بمرور الوقت.
مصدر آخر محتمل للتباطؤ غير المتوقع هو السحب على المركبة بسبب التدفق المستمر للجزيئات داخل الحزام. في هذا السيناريو ، سيحتوي حزام كويبر أيضًا على مادة أكثر مما كان يعتقد أصلاً ، ولكن سيتم توزيع هذه المادة بالتساوي (لحساب الخسارة المستمرة التي تظهر في زخم كل مسبار).
مهما كان المصدر النهائي لتباطؤ المسبار ، فلا يوجد خوف - مثل سابقيه الثلاثة الأوائل - من أن الزوج سيعكس المسار ويحترق في أي جو قريب منا. هذان الرواد لا يزالان مقدر لهما "الاستقرار في منطقة غير معروفة أو لم تتم المطالبة بها" كأول مبعوثين للبشرية إلى النجوم.
كتبه جيف بربور
