Великая гравитационная загадка НАСА решена 13-летним гением

Микейла МакФарланд, которая в этом году уже открыла новый закон сохранения - закон сохранения потока, выдвинула элегантную гипотезу для решения проблемы, которая сначала называлась аномалией Пионеров, а в 2007 году была названа "великой гравитационной загадкой НАСА"

Напомним, в апреле 2008 г. (тогда еще 12-ти лет) Микейла доложила на Международной весенней конференции Объединенных Академий в г. Туника, шт. Миссиссиппи, об открытии ею нового закона сохранения - закона сохранения потока. В июле 2008 г. на летней конференции Объединенных Академий, она предложила использовать этот закон для разрешения аномалии Пионеров - проблемы, которой многие физики пророчат стать началом новой науки. А в октябре 2008 г. на Международной осенней конференции Объединенных Академий в г. Рено, шт. Невада, Микейла обобщила это решение на другие космические аппараты и зонды типа Voyager, Galileo, Rosetta, Cassini, NEAR, и т.д.

Гипотеза МакФарланд предлагает учесть поток газа гипер-низкой плотности, в котором движутся космические аппараты. Предварительные расчеты показывают, что при наличии примерно 10 молекул водорода и гелия в одном кубическом см (плотность, характерная для межпланетного пространства) совокупное давление этих молекул при огромных расстояниях и 3-ей космической скорости может объяснить отрицательное ускорение (замедление) Пионеров и других аппаратов равное приблизительно 10^-17 см/с2.

Сущность проблемы

Сущность вопроса об аномалии Пионеров, также именуемой "эффектом Пионеров", "ускорением Пионеров" довольно подробно представлена в лекции М.С. Пширкова, символически названной "Пионеры солнечной системы", а в подзаголовке "Пионеры новой науки". Автор лекции описывает аномалию как необъяснимое ускорение (а вернее отрицательное ускорение, т.е. замедление) космических аппаратов Пионер 10 и Пионер 11, движущихся к границам солнечной системы. Автор также задает риторический, но весьма многозначительный вопрос, станет ли ускорение Пионеров для физики ХХI века тем же, чем для физики века ХХ стало вращение перигелия Меркурия и проблема спектра излучения черного тела, которые привели к появлению революции в науке и двух столпов современной физики - теории относительности и квантовой механики.

Однако автор лишь констатирует наличие проблемы и намекает на ее возможную значимость для новой науки, но не предлагает никакого решения.

Существующие гипотезы

Следует отметить, что со времени появления проблемы было несколько попыток объяснения аномалии Пионеров. П. Мармет, например, в своей работе "Anomalous Acceleration of Pioneer 10 and 11: Dust Density in the Kuiper Belt" упоминает следующие решения, которые уже были предложены и не принесли желаемого объяснения, но были учтены в его расчетах:

• давление солнечного излучения
• солнечный ветер
• протуберанцы солнечной короны
• электромагнитные силы
• влияние пыли и гравитации пояса Кайпера
• стабильность (или вернее нестабильность) атомных часов
• стабильность антенны (Marmet, 2003)

Другие авторы предлагают учитывать сопротивление межпланетной пыли, космических излучений и горячей плазмы. Третьи считают, что причиной замедления могут оказаться особенности конструкции самих космических аппаратов, такие как утечка газов, например, гелия из термоэлектрических генераторов работающих на радиоизотопах. Наконец, есть ученые, которые настаивают на необходимости создании новой физики, которая бы изучала невидимую темную материю, новые силы, порождаемые другими - еще нами не познанными - измерениями, или еще не изученными гравитационными воздействиями (Britt, 2004). Многие ученые называют все это непознанными таинственными силами, действующими во вселенной.

Несмотря на такое большое количество гипотез, Т. Малик в 2007 году заявил, что великая гравитационная загадка НАСА еще остается неразрешенной (Malik, 2007). Как показали наблюдения за новыми космическими аппаратами и зондами (Voyadger, Galileo, Rosetta, Cassini, NEAR), они тоже испытывают аномальное замедление (кроме Cassini, который испытал ускорение), а значит теперь уже больше нельзя списывать эти данные как инструментальную ошибку. Возможно, именно после того, как эффект подтвердился на других аппаратах, аномалия Пионеров и была переименована в великую гравитационную загадку НАСА.

Гипотеза

Не вступая в глубокую дискуссию с авторами других гипотез, Микейла МакФарланд считает, что все гениальное было и, следовательно, в этом случае тоже может быть - просто.

На земле все конструкторы летательных аппаратов борются против сопротивления воздуха, поток которого тормозит движение аппарата. В околоземном пространстве искусственные спутники земли должны каждые несколько дней включать свои двигатели, чтобы восстановить скорость, потерянную из-за встречного потока весьма разреженного, но все-таки газа. В межпланетном пространстве должно быть точно так же, хотя многие считают, что космос - это вакуум. Само слово может ввести в заблуждение. Вакуум - это теоретическая концепция. Да, космос считается почти идеальным вакуумом, но почти - еще не есть идеальный. А это означает, что в нем всегда присутствует определенное количество молекул газа. Пусть минимальное, но они есть. И это газ - пусть газ гипер-низкой плотности, но газ. Поведение этого газа может отличаться от обычного газа и от газа низкой плотности (Hoffman, Wong & Krauss, 1991), но в любом случае оно должно быть учтено.

В ситуации, где наблюдается аномалия, космические аппараты на огромной скорости (более 16 км в секунду) движутся в этом газе. Поток газовых молекул на аппарат при такой скорости скорее напоминает бомбардировку аппарата, и это может создать дополнительную силу, влияющую на снижение его скорости. Кстати, по аналогии с самолетами, может присутствовать "попутный ветер" и "встречный ветер", который и станет причиной ускорения или замедления. В этом случае гравитация вообще может оказаться ни при чем.

По приблизительным оценкам:

• в межпланетном пространстве содержится около 10 молекул водорода и гелия на 1 см³;
• в межзвездном пространстве содержится около 1 молекулы в 1 см³;
• в межгалактическом пространстве содержится 10^-6 молекул в 1 см³.

Космические аппараты Пионер 10 и Пионер 11, как и другие аппараты, должны были двигаться в межпланетном пространстве и, следовательно, должны были преодолевать поток, состоящий из 10 молекул газа в каждом кубическом сантиметре пути.

На основании ранее открытого ею закона сохранения потока, юный исследователь предлагает посчитать примерное количество молекул водорода и гелия, с которыми пришлось столкнуться космическому аппарату, определить их суммарный вес, и с учетом скорости аппарата в этом потоке рассчитать полную силу противодействия.

Так, при общей площади аппарата более 6 м², т.е. более 60.000 см², и пути длиной более 12 миллиардов километров, переведенных в сантиметры (12.000.000.000 км х 100.000 см/км = 12 х 1014 сантиметров), аппарат принял более 8 х 1018 (или 1019) ударов молекул газа на скорости более 16 км/с или 1.600.000 см/с.

Проверка гипотезы

Во избежание ошибки Гиббса, статья которого о бозоне Гиббса была отвергнута журналом при публикации, ибо она не содержала описания практической проверки теории (а практическая проверка - это адронный коллайдер), мисс МакФарланд, предлагает несколько способов проверить ее гипотезу. Более того, в отличие от порой умозрительных рассуждений о необходимости новой физики или требования посылки новых аппаратов в космос, она предлагает простой эксперимент, который можно провести в земных условиях и тем самым сберечь налогоплательщикам миллиарды долларов.

Один из опытов прост: надо продуть точную модель аппарата или даже просто лист металла (те же размеры, та же масса) в аэродинамической трубе (если уж не в вакууме) количеством газа эквивалентным просчитанному количеству массы молекул и зафиксировать отклонение аппарата. Тем самым можно экспериментально проверить силу воздействия потока и ускорение, которое получил аппарат. В конце концов, поток, или скорость изменения массы, сохраняется, если условия остаются неизменными (Закон сохранения потока), а значит и воздействие этого потока должно оставаться неизменным при сохранении параметров аппарата и пропорциональной массы газа при обдувании.

Конечно, Микейла хотела бы получить более точные данные или попросту поработать с учеными НАСА, занимающимися этими проблемами, чтобы все проверить самой, но это - только ее мечта. А пока ее мама находится в поездке что называется "по Европам", 13-летний гений не смогла поехать на конференцию лично, и поэтому др. Андрей Алейников, президент Международной Академии Гения, вынужден был впервые в жизни поработать "запасным докладчиком", чтобы донести ее гипотезу до ученой аудитории.

На той же конференции др. Давид Смарш, вице-президент Международной Академии Гения, выступил с презентацией, озаглавленной "Закон сохранения Volupower в применении к глобальным принципам ядерного вооружения". Так новые законы сохранения применяются для решения современных мировых задач. Хотите быть первым, кто узнает о самом главном - новостной информер бесплатно, будь первым.

Автор: Андрей 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