Olivér
4 °C
8 °C

Rejtélyes anomália több űrszonda mozgásában

2008.03.11. 13:05
A Földet lendületszerzés céljából megközelítő űrszondák esetében végzett számítások sem képesek teljességgel megmagyarázni a megfigyelt sebességváltozásokat, írja a Hírek.csillagászat.hu.

A Naprendszer távoli égistestjei felé induló űreszközök útjának megtervezése bonyolult feladat, az egyik legnagyobb probléma a célpont eléréséhez szükséges energia biztosítása. Az űrszondák csak korlátozott mennyiségű hajtóanyagot vihetnek magukkal, ami csak manőverezésre, kisebb pályamódosításokra elegendő. Az alkalmazott eljárás ezért általában az, hogy az űreszköz a célhoz vezető út során szorosan megközelíti a Naprendszer valamelyik bolygóját, és annak gravitációs teréből szerzi meg a továbbhaladáshoz szükséges energiát. Az angol szakirodalomban "flyby" néven emlegetett megközelítést magyarul hintamanővernek szoktuk nevezni. Ennek során a bolygó gravitációs tere hatására a szonda felgyorsul, és a megközelítés előttihez képest más pályára kerül. Bonyolultabb esetekben ezt a manővert esetleg többször is meg kell ismételni, mint ahogyan ez az 1989-ben felbocsátott Galileo űrszonda esetében is történt, ami először a Vénusz mellett repült el, majd utána még kétszer a Föld mellett, mielőtt ráállt volna a Jupiter felé vezető pályára.

Rejtély után erednek

A NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) mérnökei a Galileo űrszonda 1990. december 8-i Föld melletti elrepülése után tapasztalták először, hogy valami nincs rendben a szonda sebességével, ugyanis a Doppler-mérések azt mutatták, hogy az a megközelítés után valamivel nagyobb, mint amekkora az előzetes számítások alapján lehetne. Az eltérés kicsi, mindössze 1 milliomod résznyi, de világosan felismerhető volt az adatsorokban. Természetesen az első, kézenfekvő magyarázat az, hogy hibás a mérési adatok interpretációja, de a "bátrabbak" felvetik azt is, hogy az anomális sebességnövekedést valamilyen rejtélyes, ismeretlen erőhatás okozta, esetleg éppen a sötét energiát láttuk működés közben. A kérdés megválaszolásában jelentős előrelépést hozhat a JPL öt munkatársának, John Andersonnak és négy kollégájának 18 év adatait átfogó munkája, melynek eredményét a Physical Review Letters című folyóirat 2008. március 7-i száma ismerteti.

Fantáziarajz a hintamanőverhez közeledő Rosetta-űrszondáról. [www.space-time.info]

Anderson és munkatársai - talán műszaki képzettségük okán is - először kételkedtek abban, hogy az effektus valóban létezik. Inkább valamilyen, a követésre szolgáló berendezésekben keletkező mesterséges hatásra gyanakodtak, mint valódi sebességnövekedésre, ezért a következő években szisztematikasan elemezték a lehetséges hibaforrásokat, de nem találtak semmit.

Az első megközelítés után pontosan két évvel a Galileo mégegyszer elrepült a Föld mellett, mindössze 300 km-rel bolygónk felszíne felett. Andersonék most már célzottan figyelték, hogy ismét bekövetkezik-e a rejtélyes sebességnövekedés. A nagyon szoros megközelítés miatt azonban a földi légkör által okozott hatások eleve lehetetlenné tették a kis hatás megfigyelését.

1992 végén a Galileo végleg eltávozott a Föld környezetéből, de a következő években négy másik szonda is bolygónkat használta a céljának eléréséhez szükséges sebesség megszerzéséhez. Először a Near űrszonda 1998 januárjában, majd a Cassini 1999 augusztusában, évekkel később pedig a Rosetta és a Messenger szondák 2005 márciusában, illetve augusztusában.

A Cassini adatait sajnos nem tudták használni, mert a legnagyobb megközelítéskor bekapcsolták a korrekciós hajtóműveit, a Messenger pedig nem mutatott semmiféle extra sebességet. A Rosetta esetében azonban ugyanazt tapasztalták, mint 15 évvel korábban a Galileo-nál, s ezt az űreszköz európai irányítói is megerősítették. A legnagyobb anomális sebességnövekedést a NEAR mutatta, amit az általa kisugárzott jelek Doppler-eltolódásán túl a Földről a szondára bocsátott jelek visszaverődésében mutatkozó eltérés is megerősített. A Near példája azt jelentette Anderson és csapata számára, hogy a Galileo esete nem egyedi, hanem a hatás valószínűleg minden, a Föld gravitációs terét hintamanőverhez használó űreszköznél fellép. Anderson számításai azt is mutatták, hogy a jelenség nem magyarázható az általános relativitáselmélet keretein belül az ún. Lense-Thirring hatással, mivel a mért sebességnövekmény jóval nagyobb volt, mint ami ebből az effektusból származhatna. (A Lense-Thirring effektus ebben az esetben azt jelenti, hogy relativisztikus hatásokra egy forgó nagy tömeg, jelesül a Föld közelében a szintén pörgő szonda forgástengelyének iránya is változik, precessziós mozgást végez.)

Mivel a kutatóknak nem volt más ötletük, elhatározták, hogy a szélesebb nyilvánosság elé tárják a kérdést, hátha a "több szem többet lát" elv alapján mások elfogadható magyarázattal szolgálnak a jelenségre. Ezért másfél év munkájával az összes, a Földnél hintamanővert végző űreszköz adatait részletesen elemezték. Az analízis eredményeként sikerült empirikus kapcsolatot teremteniük az eltérés nagysága és az űreszköz belépő, illetve kimenő pályáját jellemző egyik paraméter között. Ez a paraméter a két trajektória földi egyenlítővel bezárt szögének különbsége. Minél nagyobb a differencia, annál nagyobb az extra sebességnövekedés. Ennek fényében a Near esetében azért volt nagy az effektus, mert a szonda nagyjából az egyenlítő síkjában érkezett a Földhöz, s közel poláris irányban hagyta el bolygónkat. Ezzel ellentétben a Messenger esetében az egész megközelítés nagyjából ugyanazon földrajzi szélesség felett zajlott, így a tapasztalati formula alapján nem is várható detektálható hatás.

A hatás van, de ki tudja, miért és hogyan

Természetesen egy empirikus - egyébként nem túl bonyolult - matematikai formula egyáltalában nem jelenti azt, hogy közelebb kerültünk a fizikai ok(ok) feltárásához, de nagy segítséget nyújhat ebben a munkában. Anderson és munkatársai szerint a jelenség némileg hasonlatos a Pioneer-szondák esetében megfigyelt, szintén rejtélyes anomáliához, ami abban nyilvánul meg, hogy a két szonda a Naprendszerből kifele tartva (sőt már el is hagyva azt) a vártnál jobban lassul. Anderson szerint lényeges különbség, hogy a Pioneer-ok esetében a hatás a gyorsulásban jelentkezik, míg a hintamanővereknél az űreszköz sebességében. Összekapcsolhatja viszont a két effektust az, hogy a szondák kivétel nélkül hiperbolikus pályákon mozognak. A magyarázat tehát még várat magára, de úgy tűnik, hogy az effektus létezik.

Köszönjük, hogy minket olvasol minden nap!

Ha szeretnél még sokáig sok ilyen, vagy még jobb cikket olvasni az Indexen, ha szeretnéd, ha még lenne független, nagy elérésű sajtó Magyarországon, amit vidéken és a határon túl is olvasnak, akkor támogasd az Indexet!

Tudj meg többet az Index támogatói kampányáról!

Milyen rendszerességgel szeretnél támogatni minket?

Mekkora összeget tudsz erre szánni?

Mekkora összeget tudsz erre szánni?