先驱者号遇不明引力 挑战万有引力定律

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【大纪元3月30日讯】(大纪元记者周瑜飞综合报导)根据美国太空网报导,科学家发现美国宇航局分别在1972年和1973年发射的先驱者10号和先驱者11号探测器,在远离太阳系时,轨迹明显偏离“万有引力”定律的预期,主要是有一股奇怪的力量在将这两艘太空船往回拽。至于力量是来自探测器自身?或是暗物质?还是“万有引力”定律在那里已不在起作用?目前一些科学家仍在对这个现象进行研究,但无法给出答案。

第一个飞出太阳系的人造探测器

先驱者10号和先驱者11号宇宙探测器分别于1972年和1973年发射,按照美国宇航局的计划,先驱者10号的太阳系探测计划只有两年,然而它超龄服役了20多年,直到在1997年3月底,科学家才正式结束先驱者10号的科学考察使命,宣告它的“退役”。

先驱者10号在太空探索领域创造了一系列的第一。它是第一个穿过小行星带成功到达木星附近并获取近距离图像的探测器;1983年,它又成为第一个飞出太阳系的人造探测器。目前,先驱者10号正在向金牛座飞去,但据估计,它至少还得再飞200万年,才能掠过与这个星座距离最近的恒星。

“先驱者”飞出太阳系之后,并没有立即和人类失去联系,还在为人类发回有意义的资讯。但是就在2003年的1月22日,人类最后一次接收到先驱者10号的信号,其中已无任何遥测资料。那时先驱者10号距离地球122亿公里,从飞船发回的信号用了11小时20分才到达地球。

此后美国宇航局再使用位于加利福尼亚州、澳大利亚和西班牙的巨型天线“深空网路”与该探测器的联络都没有取得任何结果。专家们认为,由于放射性同位素动力源已衰变殆尽,探测器估计已无力再向地球发送信号。2003年2月7日,美国宇航局决定放弃与先驱者10号继续联系的努力。


先驱者探测器。(图片来源:NASA。)

不明力量使先驱者号运行速度减慢

在探测器离地球越来越远时,研究人员人员观察来自探测器的微波振幅出现了跳跃变化,并注意到这股使先驱者号运行速度减慢的力量,这种无法解释的力量被称为“先驱者号异常”。

在每个探测器的多普勒频波中研究人员都发现了未曾料到的振幅变化,而这种飞船的多普勒频波一向都比较稳定,它最终可能在漫无边际的太空旅行中摆脱地面人员的监控。多普勒效应就是波长增加或减少这样的变化,例如在救护车从靠近到从你身边疾刺而过再到远离你而去这个过程中它所发出声音的音调和声波就一直在发生变化。

约翰•安德森这位已退休的美宇航局喷气式推进实验室的研究人员首先发现了先驱者号异常现象,他说:“我们有一种多普勒效应的类比模型,这个模型可以对所有的外空间天体做即时监测,只有模型不工作时这种监测才会消失,我们让这种模型能够对天体监测,所要做的就是让探测器飞向太阳时给它一个稳定的加速度。”

运行轨道背离万有引力算出的轨道

但是先驱者号异常现象的模型结果不同于一般天体观察现象。美国航空航天局科学家对先驱者(Pioneer) 10和11号探测器的轨迹跟踪发现,这些探测器的运行轨迹明显偏离根据“万有引力”算出的轨道。有关结果已经发表在 1998年10月5日《物理学评论快报》第81卷,2002年4月15日《物理学评论D》第65卷等权威杂志上。

先驱者10号和先驱者11号每个探测器和太阳的距离都要比按照传统万有引力定律计算出来的距离要小,两个距离大约相差24万英里(40万公里)。牛顿认为万有引力随着物体之间距离的增加而缩小,而先驱者号探测器在加速冲出太阳系时则达到了每小时大约30,000 英里(48280公里)的速度。

美国宇航局喷气推进实验室的天文物理学家斯拉瓦‧图里谢夫表示,如果将来能够的确在传统物理学规律中找到可以解释先驱者号异常现象发生的原因,那么这将在物理学上具有重大的意义。

他认为,找到造成这种现象发生的物理学原因不仅可以证实牛顿定律的正确性,而且还可以使航太工程人员在设计未来飞船中把先驱者号异常现象考虑在内从而让飞船更加稳定的飞行。

针对先驱者号异常现象,研究人员想要确定先驱者号探测器的电路或者两个原子能发电机是否放射出了红外线光子,然后这些光子又是否迅速的打到了航天器像碟子那样的天线上进而引起了反冲作用,图里谢夫认为这个过程就像阳光打到太阳能帆板上一样。

盖里‧金赛拉是美国宇航局喷气推进实验室的飞船热能工程和飞船设计的总监,他称对先驱者10号太空船包括原子能发电机在内的各种热源放射热量的分析和模拟后,研究人员发现探测器自身原因造成先驱者异常现象发生的可能性在55%至75%之间。

遥感资料有望揭开先驱者号飞行异常之谜

在研究人员对先驱者号异常现象进行初步分析后,他们把目标转向了先驱者10号探测器长达11.5年的空间观测遥感资料上,在由星际协会赞助发起的详细研究过后,图里谢夫和他的研究小组不仅得到了先驱者10号大约30年的遥感资料和先驱者11号20年的资料集,还整理获得了先驱者10和先驱者11号飞船完整详尽的遥感资料。

这些资料中的很多被存储在了400盒磁带中,它们完好的保存在宇航局喷气推进实验室中。总的说来,所收集的先驱者10号和先驱者11号太空船的资料有将近800亿位元组,大约相当于数位高清有线电视半小时内播放的电视节目占用的资料位元组。图里谢夫非常有自信,一旦这些资料处理任务完成,那么先驱者号异常现象背后的秘密就可以发现。

其他太阳系行星不按照万有引力定律旋转

不过有些科学家则认为,先驱者号异常现象,有可能是新的物理原理所致,也有的科学家认为这是因为“万有引力”定律在大尺度上不再成立的缘故。科学家早就发现观测到的星系旋转速度比“万有引力”定律算出的要快很多,要维系星系的运行而使它们不分崩离析,必须假设星系中星体的引力常数(表征引力强度的常数)比我们现在所知的的引力常数要强很多。

科学家们也发现其他的太阳系的行星并不是按照万有引力定律旋转。而科学家对先驱者10号轨迹的观察更是提供了直接的证据。◇
(http://www.dajiyuan.com)

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