Велика гравітаційна загадка НАСА вирішена 13-річним генієм

Мікейла МакФарланд, яка цього року вже відкрила новий закон збереження - закон збереження потоку, висунула елегантну гіпотезу для вирішення проблеми, яка спочатку називалася аномалією Піонерів, а в 2007 році була названа "великою гравітаційної загадкою НАСА"

Напомнім, в квітні 2008 р. (Тоді ще 12-ти років) Мікейла доповіла на Міжнародній весняній конференції Об'єднаних Академій в м. Туніка, шт. Міссісіпі, про відкриття нею нового закону збереження - закону збереження потоку. У липні 2008 р. на літній конференції Об'єднаних Академій, вона запропонувала використовувати цей закон для дозволу аномалії Піонерів - проблеми, якої багато фізики пророкують стати початком нової науки. А в жовтні 2008 р. на Міжнародній осінній конференції Об'єднаних Академій у м. Рено, шт. Невада, Мікейла узагальнила це рішення на інші космічні апарати й зонди типу Voyager, Galileo, Rosetta, Cassini, NEAR, і т.д.

Гіпотеза МакФарланд пропонує врахувати потік газу гіпер-низької щільності, у якому рухаються космічні апарати. Попередні розрахунки показують, що за наявності приблизно 10 молекул водню і гелію в одному кубічному см (щільність, характерна для міжпланетного простору) сукупне тиск цих молекул при величезних відстанях і 3-ей космічної швидкості може пояснити негативне прискорення (уповільнення) Піонерів та інших апаратів рівну приблизно 10^-17 см/с2.

Сущность проблеми

Сущность питання про аномалії Піонерів, також іменованої "ефектом Піонерів", "Прискоренням Піонерів" досить докладно представлена ??в лекції М.С. Пшіркова, символічно названої "Піонери сонячної системи", а в підзаголовку "Піонери нової науки". Автор лекції описує аномалію як нез'ясовне прискорення (а вірніше негативне прискорення, тобто уповільнення) космічних апаратів Піонер 10 і Піонер 11, рухомих до кордонів сонячної системи. Автор також ставить риторичне, але вельми багатозначний питання, чи стане прискорення Піонерів для фізики ХХI століття тим же, ніж для фізики століття ХХ стало обертання перигелію Меркурія і проблема спектру випромінювання чорного тіла, які призвели до появи революції в науці і двох стовпів сучасної фізики - теорії відносності та квантової механіки.

Однако автор лише констатує наявність проблеми і натякає на її можливу значимість для нової науки, але не пропонує ніякого рішення.

Существующіе гіпотези

Следует відзначити, що з часу появи проблеми було кілька спроб пояснення аномалії Піонерів. П. Мармет, наприклад, у своїй роботі "Anomalous Acceleration of Pioneer 10 and 11: Dust Density in the Kuiper Belt" згадує наступні рішення, які вже були запропоновані і не принесли бажаного пояснення, але були враховані в його розрахунках:

• давленіе сонячного ізлученія
• солнечний ветер
• протуберанци сонячної корони
• електромагнітние сіли
• вліяніе пилу і гравітації пояса Кайпера
• стабільность (або вірніше нестабільність) атомних часов
• стабільность антени (Marmet, 2003)

Другіе автори пропонують враховувати опір міжпланетної пилу, космічних випромінювань і гарячої плазми. Треті вважають, що причиною уповільнення можуть виявитися особливості конструкції самих космічних апаратів, такі як витік газів, наприклад, гелію з термоелектричних генераторів працюють на радіоізотопах. Нарешті, є вчені, які наполягають на необхідності створення нової фізики, яка б вивчала невидиму темну матерію, нові сили, породжувані іншими - ще нами не пізнаних - вимірами, або ще не вивченими гравітаційними впливами (Britt, 2004). Багато вчених називають все це непізнаними таємничими силами, що діють під вселенной.

Несмотря на таку велику кількість гіпотез, Т. Малік у 2007 році заявив, що велика гравітаційна загадка НАСА ще залишається невирішеною (Malik, 2007). Як показали спостереження за новими космічними апаратами і зондами (Voyadger, Galileo, Rosetta, Cassini, NEAR), вони теж відчувають аномальне уповільнення (крім Cassini, який зазнав прискорення), а значить тепер вже більше не можна списувати ці дані як інструментальну помилку. Можливо, саме після того, як ефект підтвердився на інших апаратах, аномалія Піонерів і була перейменована у велику гравітаційну загадку НАСА.

Гіпотеза

Не вступаючи в глибоку дискусію з авторами інших гіпотез, Мікейла МакФарланд вважає, що все геніальне було і, отже, в цьому випадку теж може бути - просто.

На землі все конструктори літальних апаратів борються проти опору повітря, потік якого гальмує рух апарату. У навколоземному просторі штучні супутники землі повинні кожні кілька днів включати свої двигуни, щоб відновити швидкість, втрачену через зустрічного потоку вельми розрідженого, але все-таки газу. У міжпланетному просторі повинно бути точно так само, хоча багато хто вважає, що космос - це вакуум. Саме слово може ввести в оману. Вакуум - це теоретична концепція. Так, космос вважається майже ідеальним вакуумом, але майже - ще не їсти ідеальний. А це означає, що в ньому завжди присутня певна кількість молекул газу. Нехай мінімальне, але вони є. І це газ - нехай газ гіпер-низької щільності, але газ. Поведінка цього газу може відрізнятися від звичайного газу і від газу низької щільності (Hoffman, Wong & Krauss, 1991), але в будь-якому випадку воно повинно бути враховано.

В ситуації, де спостерігається аномалія, косміческіе аппарати на величезній швидкості (більше 16 км на секунду) рухаються в цьому газі. Потік газових молекул на апарат при такій швидкості швидше нагадує бомбардування апарату, і це може створити додаткову силу, впливає на зниження його швидкості. До речі, за аналогією з літаками, може бути присутнім "попутний вітер" і "зустрічний вітер", який і стане причиною прискорення або уповільнення. У цьому випадку гравітація взагалі може опинитися ні при чому.

По приблизними оцінками:

• в міжпланетному просторі міститься близько 10 молекул водню і гелію на 1 см³;
• в міжзоряному просторі міститься близько 1 молекули в 1 см³;
• в міжгалактичному просторі міститься 10^-6 молекул в 1 см³.

Косміческіе апарати Піонер 10 і Піонер 11, як і інші апарати, повинні були рухатися в міжпланетному просторі і, отже, повинні були долати потік, що складається з 10 молекул газу в кожному кубічному сантиметрі шляху.

На підставі раніше відкритого нею закону збереження потоку, юний дослідник пропонує порахувати приблизну кількість молекул водню і гелію, з якими довелося зіткнутися космічному апарату, визначити їх сумарна вага, і з урахуванням швидкості апарату в цьому потоці розрахувати повну силу протіводействія.

Так, при загальній площі апарата понад 6 м², тобто більше 60. 000 см², і шляху довжиною більше 12 мільярдів кілометрів, переведених в сантиметри (12.000.000.000 км х 100. 000 см / км = 12 х 1014 сантиметрів), апарат прийняв більше 8 х 1018 (або 1019) ударів молекул газу на швидкості більше 16 км / с або 1.600.000 см / с.

Проверка гіпотези

Во уникнути помилки Гіббса, стаття якого про бозон Гіббса була відкинута журналом при публікації, бо вона не містила описи практичної перевірки теорії (а практична перевірка - це адронний коллайдер), міс МакФарланд, пропонує кілька способів перевірити її гіпотезу. Більше того, на відміну від інколи умоглядних міркувань про необхідність нової фізики або вимоги посилки нових апаратів в космос, вона пропонує простий експеримент, який можна провести в земних умовах і тим самим зберегти платникам податків мільярди доларів.

Одін з дослідів простий: треба продути точну модель апарату або навіть просто лист металу (ті ж розміри, та ж маса) в аеродинамічній трубі (якщо вже не у вакуумі) кількістю газу еквівалентним прорахованому кількості маси молекул і зафіксувати відхилення апарату. Тим самим можна експериментально перевірити силу впливу потоку і прискорення, яке отримав апарат. Зрештою, потік, або швидкість зміни маси, зберігається, якщо умови залишаються незмінними (Закон збереження потоку), а значить і вплив цього потоку має залишатися незмінним при збереженні параметрів апарату і пропорційної маси газу при обдувании.

Конечно, Мікейла хотіла б отримати більш точні дані або попросту попрацювати з вченими НАСА, що займаються цими проблемами, щоб все перевірити самої, але це - тільки її мрія. А поки її мама перебуває в поїздці що називається "по Європах", 13-річний геній не змогла поїхати на конференцію особисто, і тому ін Андрій Алейников, президент Міжнародної Академії Генія, змушений був вперше в житті попрацювати "запасним доповідачем", щоб донести її гіпотезу до наукового аудіторіі.

На тій же конференції ін Давид Смарш, віце-президент Міжнародної Академії Генія, виступив з презентацією, названій "Закон збереження Volupower в застосуванні до глобальних принципам ядерного озброєння". Так нові закони збереження застосовуються для вирішення сучасних світових завдань. Хочете бути першим, хто дізнається про найголовніше - новостной інформер бесплатно, будь первим.

Автор: Андрій Алейников (Andrei Aleinikov)

• Сколько времени занимает полет до Луны?
• Древние горячие воды на Марсе указывают на его обитаемое прошлое
• Магнитные вихри на полюсах Юпитера
• Уникальный диск вокруг Веги: что раскрыли телескопы Hubble и Webb
• Учёные готовятся к амбициозному исследованию тёмной материи и энергии
• Объяснено происхождение рентгеновского излучения от черных дыр
• Космический корабль DART NASA навсегда изменил форму и орбиту лунного астероида
• Учёные выявили человеческое влияние на рост озона в верхней тропосфере