编者注:JR Minkel 本周在圣路易斯参加美国物理学会的年度“四月会议”。请参阅他在以下方面的其他博客文章:暗物质,希格斯玻色子以及大型强子对撞机的时间表,并请经常查看更新。
圣路易斯—十年前,美国宇航局的研究人员发现,在 35 年的太阳系外围旅程中,先锋 10 号和 11 号宇宙飞船的航线略微偏离了预定轨道。这被称之为先锋号异常现象,也是本周末在圣路易斯举行的美国物理学会会议上的一个讨论主题,没有人确切知道为什么会发生这种情况。它可能源于气体泄漏或热量泄漏。
但是,也有一种可能性(尽管很小),即引力的行为方式与我们的预期不符。直到最近,研究人员才有了区分不同可能性的数据。这种情况在 2006 年发生了改变,当时美国宇航局物理学家斯拉瓦·图里舍夫(该异常现象的共同发现者)在 NASA 艾姆斯研究中心拜访一位同事。位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德的机构即将丢弃数百张包含先锋号遥测数据的磁盘——这些数据包括双胞胎飞船每隔几分钟发送回美国宇航局的温度和功率读数,直到它们超出范围。(美国宇航局最终在 2003 年失去了与先锋 10 号的联系,当时它已运行了 31 年。它在 1995 年失去了与先锋 11 号的联系。)
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图里舍夫和他的同事们抢救了这些数据,而安大略省渥太华的计算机程序员维克托·托特则自愿编写全新的代码,这些代码从磁盘上编码的原始 1 和 0 中提取遥测读数。
包括图里舍夫在内的约 50 名研究人员组成的小组现在正在尝试将这些数据与飞船内部工作原理的详细计算机模型进行匹配。该模型旨在模拟飞船发电机产生的热量和电流的流动,这些发电机利用放射性钚产生的热量,并将其中一小部分转化为电能来为飞船供电。剩余的热量[请参阅下文的注释]散失到太空中,或扩散到飞船的其他部分,例如天线,这会影响每个探测器的整体动量。
图里舍夫报告说,到目前为止,该模型解释了先锋 10 号在距离太阳 25 个天文单位(23 亿英里或 37 亿公里)的单个距离处观测到的约 30% 的异常现象。该小组仍然需要将该模型扩展到其他距离以及先锋 11 号。完整的结果可能还需要一段时间才能得出。“我正在努力确保我们应用每一条相关信息,”图里舍夫说。“热力学解释很可能可以解释部分异常现象,”他说,但具体能解释多少尚不确定。
他指出,该团队还在扩大最初的分析范围,该分析确定了先锋 10 号 11 年的传输数据和先锋 11 号 4 年的传输数据中的异常现象。图里舍夫说,该小组现在可以分别访问 30 年和 20 年的数据,并将在未来几周内开始检查这些数据。
程序员托特指出,如果该异常现象确实有直接的解释,研究人员可以使用它来改进敏感太空实验的导航,以测试引力效应。如果没有呢? “如果我们实际上在这里的太阳系中有一种方法来测量偏离爱因斯坦引力的偏差,那将是惊人的,”他说。
注意:本文最初错误地指出,建模已经解释了先锋号异常现象在距离 10 个天文单位内的 30%;并且先锋 10 号产生的热量为 160 瓦。该飞船发出的平均热能超过 2 千瓦。