“先驱者”探测器疑发现不明物理现象(图)

2011-07-30 19:22

先驱者10号探测器飞离太阳系效果图(网络图片)

近日，美国航空航天局先驱者10号和11号探测器的科学家们似乎解开了困扰了三十年的一个难题，这个神秘的问题被科学家称为“先驱者异常”，即先驱者10和11号探测器出现异常减速现象。而科学家原先认为，这可能是宇宙空间中某种未知的物理现象或引力场作用的原因。然而，根据美国宇航局最新的分析：这可能是由于先驱者10/11号探测器上放射性电池异常发热所致。

1972年美国宇航局发射的先驱者10号和次年的先驱者11号，主要任务是探索小行星带，木星，土星以及他们的卫星群，这些任务都在几年内就能完成了，而先驱者探测器还是在完成任务后继续向太阳系外飞去，而美国宇航局喷气推进实验室负责与探测器进行无线电联系，并接收探测器沿途发现的数据。在1980年，天文学家约翰安德森完成了一个极为复杂的算法，使得后来喷气推进实验室的科学家可以使用探测器的无线电数据来研究太阳系外围的引力影响。

但它似乎没有发挥应有的效果，或者说，约翰安德森注意到利用这种算法可以预测到在多普勒频移之间存在极小的差异。而来自先驱者探测器的无线电信号显示也证实了这个差异。这个数值上差异大约是重力加速度的100亿分之一倍，数量级在-10次方。这个极为微小的差异，使得科学家们在随后的几十年内不断地提出各种解释，有的科学家认为，这是由于在如此远的宇宙空间内，引力的性质可能存在微小的变化，因此需要修正我们的引力理论才能找出答案。

但直到过去几年的中，科学家才发现先驱者探测器上的放射性同位素热电机最有可能是罪魁祸首。具体的说，探测器上的同位素热电机产生电能的同时，也将其余的热量辐射到宇宙空间中，而辐射量的不均匀性，会导致在探测器周围的某个方向上的热量比其他方向的上多。当科学家得出在猜想后，就要进行详细的计算，以验证在种辐射量得不均匀性会产生多大的影响，结果表明：只要有5%的辐射差异，就可能导致“先驱者异常”的现象发生。

来自加拿大的一名程序员尤托特和喷气推进实验室的科学家斯拉瓦共同在2010年的4月将这个想法写成书面材料。但是，喷气推进实验室的部分科学家认为：如果在异常是由于探测器的热辐射量所造成的，那么在异常将随着同位素电机中钚的衰变而逐渐消失。而且这个问题喷气推进实验室也曾考虑过，早前关于热辐射量的科学家表示计算结果并非如此。

然而，在去年，意大利研究人员洛伦佐发表了一篇论文，主要论述的是“先驱者异常”现象并不是由行星的引力或者引力在大尺度宇宙空间中表现出未知的特性所致。洛伦佐详细研究了先驱者探测器路线上三个海王星卫星的轨道参数，分别是海卫一（Triton），海卫八（Proteus）和海卫二（Nereid），其中海卫一的质量最大。结果显示：轨道参数没有显示出类似的扰动。在2011年4月，葡萄牙科学家费德里科与其同事里斯本核研究所等离子体实验室中，使用计算机进行建模分析，结果显示：先前的热计算模型存在错误，也就是说，探测器同位素电机在探测器周围贡献的热辐射量的公式存在问题。

具体来说，费德里科在重新考虑并设计了相关模型后认为：热辐射量的问题不仅仅是放射性同位素电机产生，虽然说这部分辐射量是较大的一部分，但是，也应该在考虑这些热辐射量作用在探测器外部各个结构上所产生反射作用，也就是说，探测器外部结构所反射的微小热辐射量将对结果产生重大影响。目前，喷气推进实验室科学家斯瓦拉和其他同事对先驱者探测器传回的数据记录进行搜索分析，新的报告认为：先驱者探测器存在的异常减速现象正是由于这个原因产生的。

更有趣的是，目前所有的分析进展似乎与十几年前分析方向相反，过去的分析方向一直认为是引力在其中扮演了重要作用，目前的结果还发现：这个减速的量化指标与钚-238的衰变指数相当，而钚-238也正是探测器上放射性同位素的原料。所以，喷气推进实验室最新的结论认为：困扰任务小组将近30年的“先驱者异常减速”现象则是由放射性同位素电机产生的探测器周围空间辐射各向异性所造成的。目前正在提交美国宇航局进行最后的审定。