Διερεύνηση ανώμαλων επιταχύνσεων που παρατηρήθηκαν σε διαστημόπλοια Flybys Of Earth
Όταν ένα διαστημόπλοιο εκτελεί έναν ελιγμό που ονομάζεται flyby, στον οποίο έρχεται σε μια υπερβολική τροχιά προς τη Γη ή άλλους πλανήτες, συμβαίνει κάτι περίεργο. Αυτός ο ελιγμός είναι κοινή πρακτική στα διαπλανητικά διαστημικά ταξίδια επειδή επιτρέπει στο διαστημικό σκάφος να λάβει ενέργεια μόνο από τη βαρυτική αλληλεπίδραση, χωρίς τη βοήθεια οποιουδήποτε κινητήρα πρόωσης. Οι υπολογισμοί της μεταφοράς ενέργειας που επιτυγχάνεται σε αυτή τη διαδικασία πραγματοποιήθηκαν από τον μαθηματικό Michael Minovitch στις αρχές της δεκαετίας του 1960 στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA. Αργότερα, ο μηχανικός αεροδιαστημικής Gary Flandro πρότεινε την καινοτόμο τεχνική υποβοήθησης της βαρύτητας που άνοιξε το δρόμο για την εξερεύνηση του Ηλιακού Συστήματος με μη επανδρωμένα διαστημόπλοια.
Παράλληλα με την αεροδιαστημική τεχνολογία, η μέτρηση ακριβείας και η υπολογιστική ισχύς βελτιώθηκαν με το χρόνο και στην πρώτη πτήση της Γης που πραγματοποιήθηκε από το διαστημόπλοιο Galileo στις 8 Δεκεμβρίου 1990, η ομάδα πλοήγησης με επικεφαλής τον John D. Anderson βρήκε κάτι απροσδόκητο. Η εξερχόμενη ταχύτητα του διαστημικού σκάφους ήταν ελαφρώς μεγαλύτερη από αυτή που προβλεπόταν από τα τροχιακά μοντέλα. η απόκλιση ήταν μόνο 3,92 mm ανά δευτερόλεπτο, αλλά αρκούσε για να ανατινάξει τα φρύδια στην κοινότητα της φυσικής και της αστρονομίας. Το σήμα για αυτήν την ανωμαλία ήταν αναμφισβήτητα σαφές τόσο στο εύρος όσο και στα δεδομένα Doppler. Επιπλέον, η ανωμαλία επέστρεψε με τη δεύτερη πτήση του Galileo δύο χρόνια αργότερα, αλλά, σε αυτήν την περίπτωση, το πρόσημο ήταν αντίθετο που σημαίνει μείωση αντί για αύξηση της ταχύτητας.
Το μεγαλύτερο μέγεθος της ανωμαλίας μέχρι σήμερα έχει βρεθεί στη Γη που πετούσε δίπλα στο διαστημόπλοιο NEAR Shoemaker, με στόχο τον αστεροειδή Έρως. Στις 23 Ιανουαρίου 1998, το διαστημικό σκάφος NEAR προσέγγισε τη Γη σε ελάχιστο υψόμετρο μόλις 539 km και στην επακόλουθη τροχιακή ανάλυση· βρέθηκε ότι η ασυμπτωτική ταχύτητα ήταν μεγαλύτερη κατά 13,46 mm ανά δευτερόλεπτο. Έκτοτε, καμία άλλη αποστολή δεν έχει βρει τόσο μεγάλη αξία για μια ανωμαλία πτήσης, αλλά αποκλίσεις της ίδιας τάξης μεγέθους μεταξύ των θεωρητικών μοντέλων και της παρατήρησης έχουν βρεθεί για τις πτήσεις Cassini, Rosetta και Messenger.
Αν και αυτή η διαφορά ισοδυναμεί με την ταχύτητα ενός σαλιγκαριού, είναι πολύ σημαντική από θεμελιώδη άποψη, γιατί μπορεί να σημαίνει ότι η παρούσα κατανόησή μας για τη βαρύτητα ή την αδράνεια δεν είναι πλήρης. Για έναν καλό λόγο, μερικές από τις πιθανές εξηγήσεις που επινοήθηκαν περιλαμβάνουν ριζικές τροποποιήσεις του παρόντος παραδείγματος της φυσικής:μια πιθανότητα είναι ένα φωτοστέφανο σκοτεινής ύλης που περιβάλλει τη Γη και μεταφέρεται κατά μήκος της τροχιάς της από τη βαρύτητα της Γης. Ο McCulloch πρότεινε επίσης μια τροποποίηση του νόμου της αδράνειας σε μικρές επιταχύνσεις ως πιθανή αιτία.
Ούτως ή άλλως, στο παρόν στάδιο αυτής της έρευνας, ο χαρακτηρισμός της ανωμαλίας είναι το πιο κρίσιμο βήμα γιατί θα μπορούσε να συμβεί η περαιτέρω ανάλυση να την κάνει να εξαφανιστεί σαν καπνός όπως συνέβη στο παρελθόν με πολλά τυχαία ευρήματα. Αντίθετα, εάν οι μελλοντικές αποστολές και η ενισχυμένη μαθηματική ανάλυση κατέστησαν προφανές ότι αυτό το φαινόμενο είναι πραγματικό, θα έχουμε μια πολύ σημαντική επιστημονική υπόθεση για τη φυσική της βαρύτητας στο Ηλιακό σύστημα.
Για να αποκτήσει περαιτέρω στοιχεία για την ύπαρξη αυτού του ανώμαλου φαινομένου, ο Acedo από το Ινστιτούτο Πολυεπιστημονικών Μαθηματικών στο Πολυτεχνείο της Βαλένθια ανέπτυξε ένα τροχιακό μοντέλο που περιλαμβάνει όλες τις γνωστές πηγές διαταραχών:τον Ήλιο, τη Σελήνη και τους πλανήτες, το γεωδυναμικό μοντέλο της Γης (που αντιστοιχούν στις αποκλίσεις από τη σφαιρικότητα), τον ωκεανό και τις στερεές παλίρροιες, τα μαγνητικά πεδία, τον ηλιακό άνεμο, την ατμοσφαιρική πίεση, μεταξύ άλλων. Συγκρίνοντας αυτό το μοντέλο με εξαρτήματα που παρέχονται από τις ομάδες αποστολής στην πραγματική τροχιά, έχουν βρεθεί κάποια στοιχεία για ανώμαλες δυνάμεις που δρουν στο πλησιέστερο σημείο στη Γη (το λεγόμενο περίγειο) ή στην τροχιά. Αυτές οι δυνάμεις είναι πολύ μικρές αλλά αρκετές, όταν ενσωματωθούν κατά μήκος της τροχιάς, για να προβλέψουν τις αποκλίσεις που ελήφθησαν από τους Anderson et al. σχετικά με τις ασυμπτωτικές ταχύτητες του διαστημικού σκάφους που αναδύονται από αυτές τις στενές συναντήσεις. Τα αποτελέσματα αυτού του συγγραφέα δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Astrophysics and Space Science (Acedo, 2017).
Φαίνεται ότι η Γη περιβάλλεται από ένα λεπτό περίβλημα λίγων χιλιάδων χιλιομέτρων μέσα στο οποίο εκδηλώνονται αυτές οι δυνάμεις. Αυτό σημαίνει ότι οι δυνάμεις θα ήταν μικρής εμβέλειας και θα εξασθενούσαν πολύ γρήγορα με το υψόμετρο. Επιπλέον, εξαρτώνται επίσης από το γεωγραφικό πλάτος και, πιθανώς, από την ταχύτητα του διαστημικού σκάφους. Τίποτα παρόμοιο δεν προβλέπεται από την παρούσα αποδεκτή θεωρία της βαρύτητας, δηλ. ε., Γενική Σχετικότητα. Ο λόγος για τον οποίο αυτή η αλληλεπίδραση κατάφερε να κρυφτεί μέχρι τώρα μπορεί να είναι η συνέπεια της σπανιότητας των εξαιρετικά έκκεντρων υπερβολικών τροχιών στη φύση
Εάν αυτό μπορεί να αποδοθεί σε μια άγνωστη πέμπτη δύναμη της φύσης βαρυτικής προέλευσης ή είναι η συνέπεια των συμβατικών επιπτώσεων που παραβλέπονται, μόνο ο χρόνος και η περαιτέρω έρευνα θα μπορούσαν να το αποδείξουν.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Anomalous accelerations in spacecraft flybys of the Earth, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Astrophysics and Space Science. Επικεφαλής αυτής της εργασίας ήταν ο Luis Acedo από Universitat Politècnica de València.
