Σάββατο, 14 Απριλίου 2012

Pioneer no-anomaly...

Τον τελευταίο καιρό, έχω γράψει μια σειρά από posts με θέμα το Pioneer Anomaly και τις πρόσφατες δουλειές που έχουν γίνει προσπαθώντας να εξακριβώσουν ποια είναι τελικά η φύση του anomaly.

Όλες οι τελευταίες ενδείξεις από την δουλειά των Turyshev, Toth και των συνεργατών τους, οδηγούσαν στην κατεύθυνση της ερμηνείας του anomaly ως θερμικής φύσεως φαινόμενο, λόγω ανισοτροπικής εκπομπής θερμικής ακτινοβολίας από το διαστημόπλοιο, ενώ περιμέναμε και την ανακοίνωση των τελικών τους αποτελεσμάτων.

Από ότι φαίνεται, αυτό έκαναν προχθές, με την ανακοίνωση στο arXiv της εργασίας, Support for the thermal origin of the Pioneer anomaly (accepted to Phys. Rev. Letters), η οποία αναφέρει στο abstract:
We investigate the possibility that the anomalous acceleration of the Pioneer 10 and 11 spacecraft is due to the recoil force associated with an anisotropic emission of thermal radiation off the vehicles. To this end, relying on the project and spacecraft design documentation, we constructed a comprehensive finite-element thermal model of the two spacecraft. Then, we numerically solve thermal conduction and radiation equations using the actual flight telemetry as boundary conditions. We use the results of this model to evaluate the effect of the thermal recoil force on the Pioneer 10 spacecraft at various heliocentric distances. We found that the magnitude, temporal behavior, and direction of the resulting thermal acceleration are all similar to the properties of the observed anomaly. As a novel element of our investigation, we develop a parameterized model for the thermal recoil force and estimate the coefficients of this model independently from navigational Doppler data. We find no statistically significant difference between the two estimates and conclude that once the thermal recoil force is properly accounted for, no anomalous acceleration remains.

Ουσιαστικά, αυτό που έκαναν ήταν ότι κατασκεύασαν ένα πολύ ακριβές μοντέλο των διαστημοπλοίων Pioneer, με την βοήθεια του οποίου μοντελοποίησαν τις απώλειες θερμότητας των διαφόρων μερών του διαστημοπλοίου και από εκεί υπολόγισαν την ροή θερμότητας που διαφεύγει στις διάφορες διευθύνσεις σε κάποια απόσταση από το διαστημόπλοιο. Αυτές οι ροές θερμότητας αντιστοιχούν σε ροές ορμής στις διάφορες διευθύνσεις και από την κατανομή τους μπορεί κανείς να εξάγει τις δυνάμεις που ασκεί η ακτινοβολία στο διαστημόπλοιο. Αφού υπολόγισαν αυτές τις ροές, με την βοήθεια του μοντέλου τους και τα διάφορα στοιχεία της τηλεμετρίας του σκάφους, σύγκριναν τις επιταχύνσεις που βρήκαν με τις επιταχύνσεις όπως προέκυπταν από την ανάλυση του Doppler και βρήκαν ότι πρακτικά (μέσα στα όρια των σφαλμάτων) όλο το effect μπορεί να αποδοθεί στην ανισοτροπική εκπομπή της θερμότητας.

Συνοπτικά τα συμπεράσματα είναι:
1. Μετά την ανάλυση, δεν παραμένει κάποια στατιστικά σημαντική ανώμαλη επιτάχυνση.
2. Η θερμική επιτάχυνση και η επιτάχυνση όπως προκύπτει από το Doppler μοντελοποιούνται με έναν νόμο της μορφής $$\reverse\opaque a=a_0 2^{-(t-t_0)/\tau},$$ όπου τα αποτελέσματα είναι:
Doppler: $$\reverse\opaque \tau=(28.8\pm 2)yr,$$ $$\reverse\opaque a_0=(10.1\pm 1.0)\times 10^{-10}ms^{-2},$$
Thermal: $$\reverse\opaque \tau=(36.9\pm 6.7)yr,$$ $$\reverse\opaque a_0=(7.4\pm 2.5)\times 10^{-10}ms^{-2},$$
3. Από την θερμική ανάλυση προκύπτει ότι το 80% της παρατηρούμενης επιτάχυνσης από το Doppler μπορεί να αποδοθεί στη θερμότητα, όπου το 35% προκύπτει από τις απώλειες της γεννήτριας ρεύματος ενώ το 45% προκύπτει από τα ηλεκτρονικά/ηλεκτρικά στοιχεία του διαστημοπλοίου, ενώ το υπόλοιπο 20% είναι συνεπές με το σφάλμα στον υπολογισμό των θερμικών απωλειών.
4. Η μεγαλύτερη αβεβαιότητα προκύπτει από την θερμική συμπεριφορά της μπογιάς με την οποία έχει θωρακιστεί η γεννήτρια του διαστημοπλοίου.
5. Δεν παρατηρείται κάποια στιγμή έναρξης της ανωμαλίας, σύμφωνα με τις προβλέψεις του μοντέλου της θερμικής φύσης του φαινομένου.
6. Και τέλος, τα αποτελέσματα είναι συνεπή με το ότι η επιτάχυνση έχει κατεύθυνση προς τη Γη.

Με αυτά λοιπόν κλίνει ο κύκλος της ιστορίας με το Pioneer Anomaly. Είχε πλάκα το γεγονός ότι ακριβώς την επόμενη μέρα από την μέρα που βγήκε αυτό το paper στο arXiv, εμφανίστηκε και ένα άλλο που συζητούσε το ενδεχόμενο να οφείλεται το anomaly σε κάποιο "Chameleon effect", αλλά τελικά το απέκλειε. Στην εργασία συζητάνε το ενδεχόμενο να τρέξουν πάλι το μοντέλο αν έχουν νέα εργαστηριακά δεδομένα για την συμπεριφορά της επίστρωσης των θερμικών γεννητριών προκειμένου να μειώσουν το σφάλμα αυτού του παράγοντα, αλλά πέρα από αυτό νομίζω ότι δεν θα ακολουθήσει κάτι περισσότερο στην ανάλυση του όλου φαινομένου. Θα έλεγα ότι η όλη υπόθεση του Pioneer Anomaly έχει μάλλον κλείσει και οφείλεται σε γνωστή φυσική.

Φυσικά δεν υπάρχει λόγος να απογοητεύεται κανείς, αφού υπάρχουν και άλλα ενδιαφέροντα παρόμοια φαινόμενα που περιμένουν εξήγηση.

;)

2 σχόλια:

Ανώνυμος είπε...

Το μοντέλο λεει ότι το κάνει η θερμότητα ή το μοντέλο φτιάχτηκε για να το κάνει η θερμότητα?

Vagelford είπε...

Το μοντέλο υπολογίζει την κατανομή της εκπεμπόμενης θερμικής ακτινοβολίας, και την εξέλιξή της στο χρόνο, όπως αναφέρω και στο άρθρο.