Аномалія обльоту

Матеріал з testwiki
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Шаблон:Значення Аномалія обльоту або аномалія зближення (Шаблон:Lang-en) — несподіване збільшення енергії під час обльотів Землі космічними апаратами. Аномалія спостерігається як зміщення в S-діапазоні (2—4 ГГц або 15—7,5 см) і X-діапазоні (8—12 ГГц або 3,75—2,5 см) доплерівської телеметрії і телеметрії дальності. У сукупності це викликає значне непередбачуване збільшення швидкості до 13 мм/с під час обльоту[1]. Чисельно більші розбіжності (400—1000 м) спостерігалися принаймні в одному обльоті (NEAR) відносно радарів Шаблон:Не перекладено (SSN).

Спостереження

Гравітаційні маневри — це цінний метод для досліджень 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 Мережі далекого космічного зв'язку (МДКЗ).

Залишки вимірів дальності при обльоті Землі апаратом NEAR.

Файл:Mdis depart anot.ogv Аномалія обльоту була вперше помічена під час ретельного аналізу доплерівських даних МДКЗ незабаром після обльоту Землі космічним апаратом «Галілео» 8 грудня 1990 року. Хоча очікувалося, що доплерівські залишки (спостережувані мінус розрахункові дані) залишаться незмінними, аналіз показав несподіване зміщення на 66 МГц, що відповідає збільшенню швидкості на 3,92 мм/с у перигеї. Дослідження цього ефекту в Лабораторії реактивного руху, Центрі космічних польотів Ґоддарда і Техаському університеті не дали задовільного пояснення. Жодна аномалія не була виявлена після другого обльоту Землі космічним апаратом «Галілео» в грудні 1992 року, де виміряне зниження швидкості збігалось із тим, що очікується від аеродинамічного опору на нижній висоті 303 км. Однак оцінки опору мали велику похибку, і тому аномальне прискорення не може бути виключене[2].

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

Аналіз даних космічного апарата MESSENGER (вивчає Меркурій) не виявив яких-небудь істотних несподіваних збільшень швидкості — 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» 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[3].

Обліт 2013 року апаратом «Юнона» на шляху до Юпітера не дав жодного аномального прискорення[4].

Резюме обльотів Землі космічними апаратами представлені в таблиці нижче[5][6].

Характеристика Галілео I Галілео II NEAR Кассіні Розетта-I MESSENGER Розетта-II Розетта-III 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 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 22 680,49 22319
Мінімальна висота, км 956 303 532 1172 1954 2336 5322 2483 561[7] 3090[8]
Маса космічного апарата, кг 2497,1 730,40 4612,1 2895,2 1085,6 2895 2895 ~2720 590
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[4] ?
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 Шаблон:Iw, будуть робити дуже точні виміри гравітації і можуть пролити світло на цю аномалію[9].

Запропоноване рівняння

Емпіричне рівняння для аномальної зміни швидкості при обльоті було запропоноване Дж. Д. Андерсоном зі співавт.:

dVV=2ωERE(cos⁡φi−cos⁡φo)c,

де:

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

Можливі пояснення

Було запропоновано кілька можливих пояснень аномалії обльоту, зокрема:

  • Неврахований поперечний ефект Доплера, тобто червоне зміщення джерела світла з нульовою радіальною і ненульовою тангенціальною швидкістю[11]. Однак це не може пояснити подібну аномалію в даних виміру дальності.
  • Гало темної матерії навколо Землі[12].
  • Модифікація інерції в результаті Габбл-масштабного ефекту Казимира, пов'язаного з ефектом Унру (MiHsC)[13][14].
  • Вплив загальної відносності, яка в її слабкому полі та лінеаризованій формі створює гравітоелектричні і гравітомагнетичні феномени, як-от ефект Лензе — Тіррінга, також досліджувався[15], але вона також не може пояснити аномалію обльоту.
  • Джозеф К. Хафеле запропонував пояснення запізнювання гравітації від часу[16].
  • Пропорційна до дальності надмірна затримка телеметричного сигналу була виявлена в даних Шаблон:Не перекладено щодо телеметрії дальності обльоту NEAR[17]. Ця затримка, яка пояснює аномалію і в доплерівських даних, і в даних телеметрії дальності, а також кінцеві доплерівські коливання в межах 10—20 %, 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[18].
Ряд залишків SSN відносно дальності та затримки

Див. також

Примітки

Шаблон:Reflist

Література

Посилання

  1. ↑ Шаблон:Cite web
  2. ↑ Шаблон:Cite web
  3. ↑ Шаблон:Cite news Шаблон:Webarchive
  4. ↑ 4,0 4,1 Шаблон:Cite conference
  5. ↑ Шаблон:Cite web Шаблон:Webarchive
  6. ↑ Шаблон:Citation
  7. ↑ Шаблон:Cite web
  8. ↑ Шаблон:Cite web
  9. ↑ Шаблон:Cite journal
  10. ↑ Шаблон:Citation Шаблон:Webarchive
  11. ↑ Шаблон:Cite arXiv
  12. ↑ Шаблон:Citation
  13. ↑ Шаблон:Citation
  14. ↑ Шаблон:Cite web
  15. ↑ Шаблон:Citation
  16. ↑ http://www.ptep-online.com/index_files/2013/PP-33-01.PDF Шаблон:Webarchive — Causal Version of Newtonian Theory by Time–Retardation of the Gravitational Field Explains the Flyby Anomalies
  17. ↑ Шаблон:Citation
  18. ↑ Шаблон:Citation
Отримано з https://uk.wiki.beta.math.wmflabs.org/w/index.php?title=Аномалія_обльоту&oldid=6929