تجربة فيزيائية غير طبيعية لمحرك المركبات الفضائية بايونير

في 5 أكتوبر 1998، نشرت مجلة Physical Review Letters، في العدد 81، مقالًا بعنوان:

**الإشارات من بايونير 10/11، جاليليو، ووليس، لتسارع غير طبيعي ضعيف وطويل المدى. **

جون د. أندرسون، فيليب أ. لاينغ، أونيس ل. ليو، أنتوني إس. ليو، مايكل مارتن نيتو، وسلافا ج. تويشيف

.....الرقم: أرقام PACS: 04.80.-y،95، Eg،95.55.Pe

.....إليك الملخص، أولاً باللغة الإنجليزية، ثم ترجمته إلى الفرنسية:

تُظهر بيانات الاتصال الراديوية من مركبات بايونير 10/11، جاليليو، ووليس تسارعًا غير طبيعيًا ثابتًا يؤثر على المركبات بحجم 8.5 × 10

سم/ث

، موجهًا نحو الشمس. تم استخدام برنامجين مستقلين واستراتيجيات فيزيائية لتحليل البيانات. تم استبعاد عدد من الأسباب المحتملة. نناقش اختبارات حركية مستقبلية وأصول الإشارة المحتملة.

تُظهر إشارات الراديو المرسلة من مركبات بايونير 10، بايونير 11، ووليس تسارعًا غير طبيعيًا موجهًا نحو الشمس، بحجم 8.5 × 10

سم/ث

. تم استخدام برامج حسابية مستقلة لتحليل البيانات. تم استبعاد بعض الأسباب المحتملة. يتم مناقشة اختبارات حركية مستقبلية وطرح أسئلة حول أصل هذا الظاهرة.

بايونير X

.....يأتي بعد ذلك ملخص المقال مع بعض الاستشهادات.

....بدأ استكشاف الكواكب البعيدة في عام 1972 مع إطلاق بايونير 10، تلاه بايونير 11 في عام 1973. بعد تجربة "الانعكاس" أثناء عبورها كوكبي المشتري وزحل، اتخذت المركبتان مسارات هiperbolية، مما يعني أنهما غادرتا النظام الشمسي. على الرغم من أن بايونير 10 لا يزال يرسل إشارات، فقد أعلنت ناسا رسمياً إنهاء هذه المهمة في 31 مارس 1997، عندما كانت المركبة على بعد 67 وحدة فلكية من الشمس. وقد توقف نظام الراديو لبايونير 11 عن العمل في الأول من أكتوبر 1990، عندما كانت المركبة على بعد 30 وحدة فلكية من الشمس. ومع ذلك، بسبب استقرارها الجيد من خلال الدوران، تُعتبر هذه المركبات أجهزة ممتازة للدراسات الديناميكية. يمكن إجراء قياسات تسارع (في الواقع، تباطؤ) موزعة على خمسة أيام، مما يؤدي إلى دقة تقييم تبلغ حوالي 10-10 سم/ث2. لذلك، تم تحليل مسارات هذين المركبتين في مختبر الدفع النفاث (JPL) ضمن قسم الشبكة الفضائية العميقة (DSN). في هذا النوع من التحليل، تم بالطبع مراعاة الاضطرابات الناتجة عن الكواكب، وضغط الإشعاع، والتأثيرات الكونية، والتأثيرات النسبية العامة. بمعنى آخر، تم اتخاذ جميع الاحتياطات لضمان نتيجة تحليل تُزيل جميع الأسباب المعروفة للتغيرات مقارنة بمسار كبلر. من عام 1980، عندما أصبح من الممكن تجاهل ضغط الإشعاع (الذي يتناقص بـ r-2)، والذي كان يُنتج تسارعًا أقل من 5 × 10-8 سم/ث2 عند مسافة 20 وحدة فلكية، أظهرت التحليلات مكونًا غير طبيعي من التباطؤ، "تسارع موجه نحو الشمس" (كما ورد في المقال)، بقيمة متوسطة تبلغ (8 ± 3) × 10-8 سم/ث2. ثم اعتبرنا أن هذا التأثير قد يكون ناتجًا عن:

• المجال الجاذب لحزام كايوبر
• المجال الجاذب للدرacula
• الأخطاء في الأحداثيات - الأخطاء المعيارية في تقييم مواقع الأرض
• ظواهر التقدم والاهتزاز.

....ولكن لا واحدة من هذه "القوى" كانت قادرة على تبرير هذا التأثير: كان هناك فرق بثلاثة أضعاف. ثم افترضنا أن الظاهرة قد تكون ناتجة عن انخفاض قوة المولدات الكهربائية، من اليورانيوم. لكن هذه السبب تم استبعادها، لأن إذا كان هذا هو الحال، فإن الظاهرة ستتغير مع مرور الوقت وفقًا لانخفاض قوة هذه المولدات. لذلك، أدى هذا إلى استنتاجنا أن المركبات تواجه تسارعًا موجهًا نحو الشمس بقيمة:

....- (8.09 ± 0.20) × 10-8 سم/ث2 لبايونير 10 ....- (8.56 ± 0.15) × 10-8 سم/ث2 لبايونير 11

....هذه القيم لم تتغير، بحساسية 2 × 10-8 سم/ث2 في نطاق المسافة من 40 إلى 60 وحدة فلكية. ثم فكرنا في تأثير قوة مقاومة، أو تأثير لزوجية البيئة المحيطة، متناسبًا مع سرعة المركبات. ولكن هذا لم يكن موثوقًا، لأن مسارات هذين المركبتين مختلفة بشكل كبير عن مسار شعاعي بالنسبة للشمس.

...ثم قمنا بتوسيع تحليلاتنا إلى مركبتين أخريين: جاليليو ومركبة أوليس، التي تقع مساراتها خارج مستوى الإقليبتيك. كانت كميات هائلة من البيانات متاحة، المتعلقة بقياسات تأثير دوبلر. ظهر بسرعة أنه من المستحيل استخلاص أي شيء من البيانات المتعلقة بمركبة جاليليو، بسبب تأثير ضغط الإشعاع الشمسي غير القابل للتقليل. من ناحية أخرى، أظهر تحليل البيانات المتعلقة بأوليس تسارعًا غير معلوم الأصل، موجهًا نحو الشمس، بقيمة:

...- (12 ± 3) × 10-8 سم/ث2

...إعادة اكتشاف نفس الظاهرة مع هذه المركبة الثالثة، فكرنا أن هذا قد يكون خطأً مرتبطًا بالبرنامج المستخدم. لذلك، قمنا بتغيير أداة التحليل باستخدام برنامج CHASMP (برنامج الحركة الدقيقة المضغوط): لم يكن هناك أي تغيير. أدى هذا إلى اعتبار أن الساعات الذرية قد "تتطور مع الوقت" أو حتى تقدم قيمًا مختلفة في نقاط مختلفة على الأرض (...).

...مع ذلك، تم العثور على نفس الظاهرة مع جاليليو (8 ± 3) × 10-8 سم/ث2: ولكن قرب الشمس جعل هذه القيمة تكاد تكون مساوية لتلك الناتجة عن تأثير ضغط الإشعاع (الذي يمكن تجاهله تمامًا من قبل بايونير 10، بايونير 11 وأوليس).

...ثم فكرنا في تفاعل غير معروف بين الفوتونات الناتجة عن الموجات والرياح الشمسية (...). ثم تناولت المناقشات مشاريع مستقبلية مثل "بلاUTO Express" و"القمر المُستكشف".

..سألنا أنفسنا إذا كان هذا التأثير قد يكون مسؤولًا عن وجود مادة مظلمة في النظام الشمسي، ولكن هذا النوع من التفسير يتطلب وجود كمية من المادة المظلمة تزيد عن 3 × 10-4 كتلة شمسية. ولكن هذا سيتعارض مع موثوقية دقة الأحداثيات، التي تعتمد على الكتلة المرئية. من الممكن أن كتلة إضافية بحجم مئتين من الأضعاف كافية لتوليد اضطرابات قابلة للرصد، حتى بالنسبة للأجسام البعيدة مثل أورانوس. لذلك، تم التخلي عن مسار المادة المظلمة، وكذلك فرضية "تجمعات النيوترينوس الكتلية".

..ثم فكرنا في تعديل مرونة الجاذبية مع الأخذ في الاعتبار إضافة قوة يوكاوا. الإشارة هي:

..م. إم. نيتو وتي. جولدمان، Phys. Rev. Rep. 205، 221 (1991)؛ 216، 343 (1992).

..يصبح مرونة الجاذبية الآن:

l هو نصف قطر تأثير هذه القوة الجديدة. هذا النوع من النموذج يؤدي إلى تسارع ثابت:

حيث a1 هو التسارع نيوتنى عند المسافة r1 = وحدة فلكية واحدة. وقد قمنا أيضًا بتقييم نماذج أخرى حيث تم تعديل قانون نيوتن. ومع ذلك، يجب أن يكون لهذا التعديل تأثير على مسارات الكواكب في النظام الشمسي. بالنسبة للكواكب مثل المريخ، يمكن لمركبات الفضاء من نوع فيجين أن تكتشف تغيرات في معايير المدار بحجم متر. من خلال الجمع بين التأثيرات التي ستتعرض لها المريخ والأرض، ستكون دقة القياس 150 متر. ومع ذلك:

التأثير بايونير لا يُلاحظ.... خطأ كبير سيؤدي إلى تناقض مع الأحداثيات الكوكبية العامة.

الترجمة: "لا يتم ملاحظة تأثير بايونير.... خطأ كبير سيتعارض مع بيانات الأحداثيات".

...النتيجة: إذا كان هذا التعديل في قانون نيوتن يؤثر على مسارات المريخ والأرض (أي أنه يدعي الكونية)، فإن القيود التي تقدمها دقة قياسات فيجين تجعل التأثير أقل من 0.1 × 10-8 سم/ث2 .

..*.**بالتالي، إذا كانت تسارع المحركات الدوارة غير الطبيعي مرتبطًا بجاذبية، فإن التأثير ليس كونيًا. أي أنه يجب أن يؤثر على الأجسام بكتلة تصل إلى 1000 كجم أكثر من الأجسام الكوكبية بعامل 100 أو أكثر. هذا سيكون انتهاكًا غريبًا لمبدأ المساواة. *

الترجمة: في المقابل، إذا كان التسارع غير الطبيعي المُلاحظ في المركبات الدوارة له أصل جاذبي، فإن التأثير لا يمثل قانونًا كونيًا جديدًا. في الواقع، هذا يعني أن التأثير سيكون أكبر بكثير للأجسام ذات كتلة تصل إلى طن، مقارنة بالكواكب ذات الكتلة الكبيرة، بعامل 100 تقريبًا.

...في المرور، لاحظ أن بيانات فيجين تم تحليلها أيضًا باستخدام برنامج ثاني (CHASMP)، الذي تم ذكره سابقًا.

...خاتمة المقال: لا تزال سبب التأثير مجهولًا تمامًا. بالطبع، نرغب في التساؤل إن كان هذا التأثير، الذي هو ضعيف لكنه قابل للقياس تمامًا، قد يكون مرتبطًا بتأثير دفع بيئي للمادة المزدوجة، والتي تميل إلى التسلل إلى أي مكان تفتقر فيه المادة. وفقًا لنموذجتي، سيحتوي "الفضاء بين النجوم" (في الكون المجاور لنا) على كثافة مزدوجة للمادة تفوق بكثير كثافة المادة التي أصبحت شديدة الندرة. دراسة منهجية، نمذجة، ومحاكاة على الحاسوب ستكون موضوعًا ممتازًا لرسالة ماجستير. للأسف، سيُحذف الباحث الذي يجرؤ على الدخول في هذه المياه فورًا من مسيرته العلمية بشكل دائم.

ريمي شافين هو مؤلف الجملة التي ستكون خاتمة:

...عندما تريد القيام بشيء ما، تجد نفسك فورًا ضد:

...........- الأشخاص الذين يفعلون الشيء نفسه

...........- من يفعل العكس

*...........- من لا يفعل شيئًا. *

ملاحظة عابرة: يمكن أن نفكر (تفاصيل لم تُذكر في المقال) أن هذا التأثير في التسارع غير الطبيعي قد يكون مرتبطًا بـ "تأثير ثابت كوني". ولكن، بما أن التأثير الملاحظ يعمل في اتجاه التباطؤ، يجب أن نتحدث عن "قوة جذب الفراغ". علاوة على ذلك، يجب أن يزداد هذا التأثير مع المسافة. ومع أن مركبات بايونير، أو على الأقل إحداها، تبعد حوالي 60 وحدة فلكية، أي 1013 مترًا عن الشمس. وبحساب مدار بلوتو المتوسط بخمسة مليار كيلومتر، أي 5 × 1012 متر، نرى أن هذه المركبات، التي تم إطلاقها في عام 1972، تقع على بعد مرتين من قطر النظام الشمسي. من ناحية أخرى، مركبة أوليس، التي ترتفع عبر الكون خارج مستوى الإقليبتيك، تصل فقط إلى 300 مليون كيلومتر، أي عُشر مدار أورانوس، أو سدس مدار بلوتو. وبالتالي، تقع أوليس أقرب بكثير من الشمس. ومع ذلك، فإن التسارع غير الطبيعي الملاحظ لأوليس هو 12 × 10-8 سم/ث2، أي 1.4 مرة أكبر من التسارع غير الطبيعي المسجل للمركبات بايونير. وهذا يبدو أنه يستبعد بشكل أولي مسار "الثابت الكوني".

...ماذا عن تأثير مرتبط ببيئة مزدوجة مُنفرة؟ في هذه الحالة، نظرًا لأن المادة والمادة المزدوجة تتنافران، حيث تسيطر إحداهما، تختفي الأخرى، والعكس صحيح. في المخطط الذي أشرت إليه، توجد كتل كبيرة من المادة المزدوجة في مراكز "الفراغات الكبيرة" التي تشكل هيكل الكون على نطاق واسع (VLS). ستُوزع المادة حول هياكل تشبه "فقاعات صابون ملتصقة"، حيث تكون مجموعات المجرات نقاط التقاء ثلاث طبقات. في هذه "الطبقات": المجرات، التي تسبح في بيئة من المادة المزدوجة الدافئة، مُنظمة مثل جبنة جير، مع وجود المجرات في الفراغات. ومع ذلك، ما زال هذا مخططًا. تميل المادة المزدوجة إلى التسلل إلى أي مكان يمكنها التسلل إليه. المجرة ليست توزيعًا موحدًا للمادة. بالنسبة للسكان النجوميين، فهي حبيبات صغيرة من المادة تملأ فراغات هائلة. في هذه الفراغات، سحب غازية بين النجوم، بالتأكيد. ولكن المادة ليست موجودة في كل مكان. حيث تكون في حالة نادرة، تتنفذ المادة المزدوجة. يمكننا إذن تخيل أن الفضاء بين النجوم قد يحتوي على مادة مزدوجة بتركيز منخفض. وهذا سيقدم مساهمة في "الإغلاق" للنظام، لكنها ضعيفة. النظام الشمسي، من حيث الجاذبية، يمكن تمثيله بكتلة نقطة: كتلة الشمس، أي 2 × 1030 كجم. مقارنة بهذه الكتلة، الكواكب مجرد أجسام صغيرة مثيرة للاضطراب. وبالتالي، إذا كانت هناك توزيع للمادة المزدوجة، فإنها ستكون بتركيز يمتلك تقريبًا تناظرًا كرويًا. بين النجوم، بعيدًا عن الشمس، ستكون كثافة المادة المزدوجة r* تقريبًا ثابتة، وستنخفض عندما نقترب من الشمس. هذه الفجوة التي لها تأثير إغلاق، ستُبطئ المركبات الفضائية. يجب تقييم هذا التوزيع باستخدام محاكاة رقمية ورؤية ما إذا كانت هذه التفسير متوافقة مع دقة الأحداثيات.

عداد مُعدّل في 12 ديسمبر 2001. عدد الزيارات :

../sommaire_science.htm