Перегляд вихідного коду сторінки Аномалія обльоту

{{значення|Аномалія}}
'''Аномалія обльоту''' або '''аномалія зближення'''&nbsp;({{lang-en|flyby anomaly}})&nbsp;— несподіване збільшення енергії під час [[Гравітаційний маневр|обльотів]] Землі [[Космічний апарат|космічними апаратами]]. Аномалія спостерігається як зміщення в [[S-діапазон]]і (2—4&nbsp;ГГц або 15—7,5&nbsp;см) і [[X-діапазон]]і&nbsp;(8—12&nbsp;ГГц або 3,75—2,5&nbsp;см) [[Ефект Доплера|доплерівської]] [[Телеметрія|телеметрії]] і телеметрії дальності. У сукупності це викликає значне непередбачуване збільшення швидкості до 13&nbsp;мм/с під час обльоту<ref name="Rosetta">{{Cite web|url=http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=29609|title=ESA's Rosetta spacecraft may help unravel cosmic mystery|date=12 листопада 2009|publisher=European Space Agency|accessdate=13 березня 2010|url-status=dead}}</ref>. Чисельно більші розбіжності (400—1000&nbsp;м) спостерігалися принаймні в одному обльоті ([[NEAR Shoemaker|NEAR]]) відносно радарів {{Не перекладено|Мережа космічного спостереження Сполучених Штатів|Мережі космічного спостереження США|en|United States Space Surveillance Network}} (SSN).

== Спостереження ==
[[Гравітаційний маневр|Гравітаційні маневри]]&nbsp;— це цінний метод для досліджень [[Сонячна система|Сонячної системи]]. Оскільки успіх цих маневрів обльоту залежить від геометрії траєкторії, положення та швидкість космічного апарата постійно відстежується в ході зустрічі апарата з планетою за допомогою [[Мережа далекого космічного зв'язку НАСА|Мережі далекого космічного зв'язку]] (МДКЗ).
[[Файл:AntreasianGuinn199803b.jpg|праворуч|міні|300x300пкс|Залишки вимірів дальності при обльоті Землі апаратом NEAR.]]
[[Файл:Mdis depart anot.ogv|міні|Під час свого обльоту MESSENGER не помітив жодних аномалій]]
Аномалія обльоту була вперше помічена під час ретельного аналізу доплерівських даних МДКЗ незабаром після обльоту Землі [[Галілео (космічний апарат)|космічним апаратом «Галілео»]] 8 грудня 1990 року. Хоча очікувалося, що доплерівські залишки (спостережувані мінус розрахункові дані) залишаться незмінними, аналіз показав несподіване зміщення на 66&nbsp;МГц, що відповідає збільшенню швидкості на 3,92&nbsp;мм/с у [[Апсиди|перигеї]]. Дослідження цього ефекту в [[Лабораторія реактивного руху|Лабораторії реактивного руху]], [[Центр космічних польотів імені Ґоддарда|Центрі космічних польотів Ґоддарда]] і [[Техаський університет в Остіні|Техаському університеті]] не дали задовільного пояснення. Жодна аномалія не була виявлена після другого обльоту Землі космічним апаратом [[Галілео (космічний апарат)|«Галілео»]] в грудні 1992 року, де виміряне зниження швидкості збігалось із тим, що очікується від аеродинамічного опору на нижній висоті 303&nbsp;км. Однак оцінки опору мали велику похибку, і тому аномальне прискорення не може бути виключене<ref>{{cite web|url=http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.38.4256&rep=rep1&type=pdf|title=TRACKING GALILEO AT EARTH-2 PERIGEE USING THE TRACKING AND DATA RELAY SATELLITE SYSTEM|date=1993|author=C, Edwards, J. Anderson, P, Beyer, S. Bhaskaran, J. Borders, S. DiNardo, W. Folkner, R. Haw, S. Nandi, F. Nicholson, C. 0ttenhoff, S. Stephens|accessdate=3 березня 2017|archive-date=4 березня 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160304212312/http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.38.4256&rep=rep1&type=pdf}}</ref>.

23 січня 1998 року апарат [[NEAR Shoemaker]] отримав аномальне збільшення швидкості 13,46&nbsp;мм/с після його обльоту Землі, апарат «[[Кассіні — Гюйгенс|Кассіні&nbsp;— Гюйгенс]]» отримав близько 0,11&nbsp;мм/с в серпні 1999 року, а «[[Розетта (космічний апарат)|Розетта]]» отримала 1,82&nbsp;мм/с після обльоту Землі в березні 2005 року.

Аналіз даних космічного апарата [[MESSENGER]] (вивчає [[Меркурій (планета)|Меркурій]]) не виявив яких-небудь істотних несподіваних збільшень швидкості&nbsp;— можливо, тому, що MESSENGER наближався й віддалявся від Землі симетрично відносно екватора (див. дані та запропоноване рівняння нижче). Це дає змогу припустити, що аномалія може бути пов'язана з обертанням Землі.

У листопаді 2009 року за космічним апаратом [[Розетта (космічний апарат)|«Розетта»]] [[Європейське космічне агентство|ЄКА]] пильно слідкували під час обльоту з метою точно виміряти його швидкість і зібрати додаткову інформацію про аномалію, але ніяких суттєвих аномалій виявлено не було<ref>{{cite news|url=https://www.nav.ei.tum.de/fileadmin/w00bkq/layout/colloquium_biele_slides.pdf|title=Navigation of the interplanetary Rosetta and Philae spacecraft and the determination of the gravitational field of comets and asteroids – (DLR) @ TU München, 2012|date=2012|accessdate=2014-11-18|author=J. Biele|archiveurl=https://web.archive.org/web/20141129054256/https://www.nav.ei.tum.de/fileadmin/w00bkq/layout/colloquium_biele_slides.pdf|archivedate=2014-11-29|deadurl=yes}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20141129054256/https://www.nav.ei.tum.de/fileadmin/w00bkq/layout/colloquium_biele_slides.pdf |date=2014-11-29 }}</ref>.

Обліт 2013 року апаратом «[[Юнона (космічний апарат)|Юнона]]» на шляху до Юпітера не дав жодного аномального прискорення<ref name="JUNO">{{cite conference|author=Thompson, Paul F., Matthew Abrahamson, Shadan Ardalan, and John Bordi.|title=Reconstruction of Earth flyby by the Juno spacecraft.|publisher=AAS,|conference=AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting; 24th;|location=Santa Fe, NM|date=2014|pages=14–435|url=http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20160008163|accessdate=3 березня 2017|archive-date=15 вересня 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160915021735/http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20160008163}}</ref>.

Резюме обльотів Землі космічними апаратами представлені в таблиці нижче<ref name="ESA">{{cite web|url=http://webservices.esa.int/blog/post/5/916|title=Mystery remains: Rosetta fails to observe swingby anomaly|publisher=ESA|archiveurl=https://web.archive.org/web/20091223041138/http://webservices.esa.int/blog/post/5/916|archivedate=2009-12-23}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20091223041138/http://webservices.esa.int/blog/post/5/916 |date=2009-12-23 }}</ref><ref name="Anderson">{{citation|last=Anderson|first=John D.|title=The energy transfer process in planetary flybys|date=July 2007|author2=James K. Campbell|author3=Michael Martin Nieto|journal=New Astronomy|volume=12|issue=5|pages=383–397|arxiv=astro-ph/0608087|bibcode=2007NewA...12..383A|doi=10.1016/j.newast.2006.11.004}}</ref>.
{| border="1" class="wikitable" style="margin-bottom: 10px;"
! Характеристика
! [[Галілео (космічний апарат)|Галілео I]]
! [[Галілео (космічний апарат)|Галілео II]]
! [[NEAR Shoemaker|NEAR]]
! [[Кассіні — Гюйгенс|Кассіні]]
! [[Розетта (космічний апарат)|Розетта]]-I
! [[MESSENGER]]
! [[Розетта (космічний апарат)|Розетта]]-II
! [[Розетта (космічний апарат)|Розетта]]-III
! [[Юнона (космічний апарат)|Юнона]]
! [[Хаябуса-2]]
|-
| Дата
| 08.12.1990
| 12.12.1992
| 23.01.1998
| 18.08.1999
| 04.03.2005
| 02.08.2005
| 13.11.2007
| 13.11.2009
| 09.10.2013
| 03.12.2015
|-
| Швидкість на нескінченності, км/с
| 8,949
| 8,877
| 6,851
| 16,01
| 3,863
| 4,056
|
|
|
| 4,7
|-
| Швидкість у [[Апсиди|перигеї]], км/с
| 13,738
| —
| 12,739
| 19,03
| 10,517
| 10,389
| 12,49
| 13,34
|
| 10,3
|-
| Параметр зіткнення, км
| 11261
|
| 12850
| 8973
| 22&nbsp;680,49
| 22319
|
|
|
|
|-
| Мінімальна висота, км
| 956
| 303
| 532
| 1172
| 1954
| 2336
| 5322
| 2483
| 561<ref>{{Cite web |url=http://www.universetoday.com/105451/nasas-juno-spacecraft-returns-1st-flyby-images-of-earth-while-sailing-on-to-jupiter/ |title=NASA'S JUNO SPACECRAFT RETURNS 1ST FLYBY IMAGES OF EARTH WHILE SAILING ON TO JUPITER |accessdate=3 березня 2017 |archive-date=23 лютого 2017 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170223104428/http://www.universetoday.com/105451/nasas-juno-spacecraft-returns-1st-flyby-images-of-earth-while-sailing-on-to-jupiter/ }}</ref>
| 3090<ref>{{Cite web |url=http://global.jaxa.jp/press/2015/12/20151214_hayabusa2.html |title=Hayabusa2 Earth Swing-by Result |accessdate=3 березня 2017 |archive-date=30 вересня 2018 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180930054920/http://global.jaxa.jp/press/2015/12/20151214_hayabusa2.html }}</ref>
|-
| Маса космічного апарата, кг
| 2497,1
|
| 730,40
| 4612,1
| 2895,2
| 1085,6
| 2895
| 2895
| ~2720
| 590
|-
| [[Нахил орбіти|Нахил траєкторії до орбіти]], градусів
| 142,9
| 138,9
| 108,8
| 25,4
| 144,9
| 133,1
|
|
|
|
|-
| Кут відхилення, градусів
| 47,46
| 51,1
| 66,92
| 19,66
| 99,396
| 94,7
|
|
|
| 80
|-
| Зростання швидкості на нескінченності, мм/с
| 3,92 ± 0,08
| −4,60 ± 1,00
| 13,46 ± 0,13
| −2 ± 1
| 1,82 ± 0,05
| 0,02 ± 0,01
| ~0
| ~0
| ~0<ref name="JUNO" />
| ?
|-
| Зростання швидкості у перигеї, мм/с
| 2,56 ± 0,05
|
| 7,21 ± 0,07
| −1,7 ± 0,9
| 0,67 ± 0,02
| 0,008 ± 0,004
| ~0
| −0,004 ± 0,044
|
| ?
|-
| Отримана енергія, Дж/кг
| '''35,1 ± 0,7'''
|
| '''92,2 ± 0,9'''
|
| '''7,03 ± 0,19'''
|
|
|
|
| ?
|}

== Майбутні дослідження ==
Нові місії з обльотами Землі включають [[BepiColombo]] із запуском у жовтні 2018 року та обльотом Землі у квітні 2020 року.

Деякі місії призначені для вивчення гравітації, як-от {{iw|STEP (супутник)|STEP||STEP (satellite)}}, будуть робити дуже точні виміри гравітації і можуть пролити світло на цю аномалію<ref>{{cite journal|title=Probing the Flyby Anomaly with the future STE-QUEST mission|journal=Planetary and Space Science|volume=79-80|pages=76–81|arxiv=1210.7333|doi=10.1016/j.pss.2013.02.005|year=2013|last1=Páramos|first1=Jorge|last2=Hechenblaikner|first2=G.|bibcode=2013P&SS...79...76P}}</ref>.

=== Запропоноване рівняння ===
Емпіричне рівняння для аномальної зміни швидкості при обльоті було запропоноване Дж. Д. Андерсоном зі співавт.:
: <math> \frac{dV}{V} = \frac{2 \omega_\text{E} R_\text{E} (\cos \varphi_\text{i} - \cos \varphi_\text{o})}{c}, </math>
де:

* ''ω''<sub>Е</sub>&nbsp;— [[кутова частота]] Землі;
* ''R''<sub>Е</sub>&nbsp;— [[радіус Землі]];
* ''φ''<sub>я</sub> і ''φ''<sub>о</sub>&nbsp;— вхідний і вихідний екваторіальний кут апарата<ref>{{Citation|title=Anomalous Orbital-Energy Changes Observed during Spacecraft Flybys of Earth|date=7 березня 2008|url=http://virgo.lal.in2p3.fr/NPAC/relativite_fichiers/anderson_2.pdf|postscript=.|author=Anderson|journal=Phys. Rev. Lett.|volume=100|issue=9|pages=091102|bibcode=2008PhRvL.100i1102A|doi=10.1103/physrevlett.100.091102|pmid=18352689|display-authors=etal|accessdate=3 березня 2017|archive-date=4 червня 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160604145623/http://virgo.lal.in2p3.fr/NPAC/relativite_fichiers/anderson_2.pdf}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160604145623/http://virgo.lal.in2p3.fr/NPAC/relativite_fichiers/anderson_2.pdf |date=2016-06-04 }}</ref>.

Рівняння не враховує залишків SSN&nbsp;— див. «Можливі пояснення» нижче.

== Можливі пояснення ==
Було запропоновано кілька можливих пояснень аномалії обльоту, зокрема:
* Неврахований [[Релятивістський ефект|поперечний ефект Доплера]], тобто червоне зміщення [[джерела світла]] з нульовою радіальною і ненульовою тангенціальною швидкістю<ref name="mbelek">{{cite arXiv |last=Mbelek |first=J. P. |eprint=0809.1888 |title=Special relativity may account for the spacecraft flyby anomalies |class=qr-qc |date=2009}}</ref>. Однак це не може пояснити подібну аномалію в даних виміру дальності.
* Гало [[Темна матерія|темної матерії]] навколо Землі<ref>{{citation|author=S.L.Adler|title=Can the flyby anomaly be attributed to Earth-bound dark matter?|date=2008|arxiv=0805.2895|bibcode=2009PhRvD..79b3505A|doi=10.1103/PhysRevD.79.023505|journal=Physical Review D|volume=79|issue=2 |pages=023505}}</ref>.
* Модифікація інерції в результаті Габбл-масштабного [[Ефект Казимира|ефекту Казимира]], пов'язаного з [[Ефект Унру|ефектом Унру]] (MiHsC)<ref>{{citation|author=M. E. McCulloch|title=Modelling the flyby anomalies using a modification of inertia|journal=MNRAS Letters|volume=389 |issue=1|pages=L57–L60|doi=10.1111/j.1745-3933.2008.00523.x|date=2008 |bibcode=2008MNRAS.389L..57M|arxiv=0806.4159}}</ref><ref>{{Cite web |url=https://www.technologyreview.com/s/601299/the-curious-link-between-the-fly-by-anomaly-and-the-impossible-emdrive-thruster/ |title=Архівована копія |accessdate=3 березня 2017 |archive-date=29 січня 2017 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170129102343/https://www.technologyreview.com/s/601299/the-curious-link-between-the-fly-by-anomaly-and-the-impossible-emdrive-thruster/ }}</ref>.
* Вплив [[Загальна теорія відносності|загальної відносності]], яка в її слабкому полі та лінеаризованій формі створює гравітоелектричні і гравітомагнетичні феномени, як-от [[Ефект Лензе — Тіррінга|ефект Лензе&nbsp;— Тіррінга]], також досліджувався<ref>{{citation|author=L. Iorio|title= The Effect of General Relativity on Hyperbolic Orbits and Its Application to the Flyby Anomaly|journal=Scholarly Research Exchange|volume=2009|doi=10.3814/2009/807695|id=807695|date=2009|pages=1–8 |bibcode=2009ScReE2009.7695I|arxiv=0811.3924}}</ref>, але вона також не може пояснити аномалію обльоту.
* Джозеф К.&nbsp;Хафеле запропонував пояснення запізнювання гравітації від часу<ref>http://www.ptep-online.com/index_files/2013/PP-33-01.PDF {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160310103701/http://www.ptep-online.com/index_files/2013/PP-33-01.PDF |date=10 березня 2016 }}&nbsp;— Causal Version of Newtonian Theory by Time–Retardation of the Gravitational Field Explains the Flyby Anomalies</ref>.
* Пропорційна до дальності надмірна затримка телеметричного сигналу була виявлена в даних {{Не перекладено|Мережа космічного спостереження Сполучених Штатів|Мережі космічного спостереження США|en|United States Space Surveillance Network}} щодо телеметрії дальності обльоту [[NEAR Shoemaker|NEAR]]<ref>{{Citation |author1=P. G. Antreasian |author2=J. R. Guinn |contribution=Investigations into the unexpected delta-v increase during the Earth Gravity Assist of GALILEO and NEAR |contribution-url=http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/20322/1/98-1237.pdf |id=paper no. 98-4287 |title=AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conf. and Exhibition |location=Boston |date=1998 |accessdate=3 березня 2017 |archive-date=27 червня 2011 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110627061610/http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/20322/1/98-1237.pdf }}</ref>. Ця затримка, яка пояснює аномалію і в доплерівських даних, і в даних телеметрії дальності, а також кінцеві доплерівські коливання в межах 10—20&nbsp;%, вказує на внутрішньоімпульсні лінійні частотні модуляції (chirp modes) в прийомі сигналів внаслідок доплерівського коефіцієнта (співвідношення швидкості хвилі до її швидкості в середовищі), прогнозує позитивну аномалію тільки коли відстеження траєкторії станціями МДКЗ переривається близько перигею, а також нульову або негативну аномалію, якщо вона відстежується неперервно. Ніяких аномалій не повинно спостерігатися, якщо доплерівське відстеження здійснюється не станціями МДКЗ<ref>{{Citation |author1=V. Guruprasad|title=Observational evidence for travelling wave modes bearing distance proportional shifts |url=http://iopscience.iop.org/0295-5075/110/5/54001/article |doi=10.1209/0295-5075/110/54001 |journal=[[Europhysics Letters|EPL]] |volume=110 |issue=5|date=2015 |pages=54001  |arxiv = 1507.08222 |bibcode = 2015EL....11054001G }}</ref>.
[[Файл:Graph of the SSN range residuals in the 1998 NEAR flyby with lag.jpg|праворуч|міні|250x250пкс|Ряд залишків SSN відносно дальності та затримки]]

== Див. також ==
* [[Нерозв'язані проблеми фізики]]
* [[Модифікована ньютонівська динаміка]]
* [[Аномалія «Піонера»]]

== Примітки ==
{{Reflist}}

== Література ==
* {{Citation|title=Long-range tests of the equivalence principle|date=2001|author1=J. D. Anderson|author2=J. G. Williams|journal=[[Classical and Quantum Gravity|Class. Quantum Grav.]]|volume=18|issue=13|pages=2447–2456|bibcode=2001CQGra..18.2447A|doi=10.1088/0264-9381/18/13/307}}.
* {{Citation|title=Is the physics within the Solar system really understood?|date=2006|author1=C. Lämmerzahl|author2=O. Preuss|author3=H. Dittus|journal=Proceedings of the 359th WE-Heraeus Seminar on "Lasers, Clocks, and Drag-Free: Technologies for Future Exploration in Space and Tests of Gravity"|arxiv=gr-qc/0604052}} [http://cgc.pmo.ac.cn/Center-for-Gravitation-and-Cosmology/ppt/ASTROD2006-Laemmerzahl.pdf Associated presentation slides]{{Недоступне посилання|date=травень 2019 |bot=InternetArchiveBot }}.
* {{Citation|title=The Energy Transfer Process in Planetary Flybys|date=2006|author1=J. D. Anderson|author2=J. K. Campbell|author3=M. M. Nieto|journal=New Astronomy|volume=12|issue=5|pages=383–397|arxiv=astro-ph/0608087|bibcode=2007NewA...12..383A|doi=10.1016/j.newast.2006.11.004}}
* [http://www.space.com/scienceastronomy/080229-spacecraft-anomaly.html NASA Baffled by Unexplained Force Acting on Space Probes] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20101220151415/http://www.space.com/scienceastronomy/080229-spacecraft-anomaly.html |date=20 грудня 2010 }} (2008), at Space.com.
* {{Citation|title=Anomalous Orbital-Energy Changes Observed during Spacecraft Flybys of Earth|date=2008|url=http://www2.phys.canterbury.ac.nz/editorial/Anderson2008.pdf|author1=J. D. Anderson|author2=J. K. Campbell|author3=J. E. Ekelund|author4=J. Ellis|author5=J. F. Jordan|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=100|issue=91102|pages=091102|bibcode=2008PhRvL.100i1102A|doi=10.1103/PhysRevLett.100.091102|pmid=18352689|accessdate=3 березня 2017|archiveurl=https://web.archive.org/web/20081016172147/http://www2.phys.canterbury.ac.nz/editorial/Anderson2008.pdf|archivedate=16 жовтня 2008|deadurl=yes}}.
* [http://www.economist.com/science/displaystory.cfm?story_id=10804075 Wanted: Einstein Jr] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160602224924/http://www.economist.com/science/displaystory.cfm?story_id=10804075 |date=2 червня 2016 }} (2008), at [http://www.economist.com/ Economist.com] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070505213855/http://www.economist.com/ |date=5 травня 2007 }}.
* {{Cite document|last=K. Svozil|author2=K. Svozil|date=2007|title=Microphysical analogues of flyby anomalies|journal=New Astronomy|issue=5|pages=383–397|volume=12|arxiv=0804.2198|bibcode=2007NewA...12..383A|doi=10.1016/j.newast.2006.11.004}}

== Посилання ==
* {{Cite web|url=http://www.zarm.uni-bremen.de/fileadmin/images/laemmerzahlDatei/Pioneer_Utrecht.pdf|title=The Pioneer Anomaly or Do We Really Understand the Physics With the Solar System?|last=Lämmerzahl|first=Claus|date=2008|website=Center for Applied Space Technology and Microgravity|publisher=University of Bremen|pages=123|format=pdf; 6.25 MB, talk/slides|accessdate=3 березня 2017|archive-date=26 вересня 2015|archive-url=https://web.archive.org/web/20150926010315/https://www.zarm.uni-bremen.de/fileadmin/images/laemmerzahlDatei/Pioneer_Utrecht.pdf}}
* {{Cite web|url=http://phys-merger.physik.unibas.ch/~aste/flyby.pdf|title=Spacecraft Anomalies: An Update|last=Aste|first=Andreas|date=2008|website=Department of Physics|publisher=University of Basel|pages=29|format=pdf; 9.8 MB, talk/slides|accessdate=3 березня 2017|archiveurl=https://web.archive.org/web/20161107090438/http://phys-merger.physik.unibas.ch/%7Easte/flyby.pdf|archivedate=7 листопада 2016|deadurl=yes}}
[[Категорія:Гравітація]]
[[Категорія:Нерозв'язані проблеми фізики]]