Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее

Оговорка о негравитационных силах была сделана неспроста. Гравитационное влияние всех существенных известных тел Солнечной системы закладывалось в расчеты. Прочие силы как внутреннего, так и внешнего происхождения можно было оценить лишь приблизительно. Что касается внутренних возмущений, то «Пионеры», стабилизированные вращением и не использующие двигатели для повседневного поддержания ориентации, были очень хорошими «пробными телами». «Вояджеры», скажем, в подметки им не годились. Самой значительной и плохо предсказуемой из внешних сил было давление солнечного света, направленное от светила и дающее микроскопическое дополнительное ускорение «на разгон». Эта сила снижалась с квадратом расстояния от Солнца и где-то за орбитой Сатурна перестала быть основным компонентом невязки – разницы между моделируемым ускорением «Пионеров» и реальным, вычисляемым из доплеровских измерений скорости.

Вот тут-то и вылезло «нечто». В 1980 г., изучая баллистические результаты пролета «Пионера-11» у Сатурна, Джон Андерсон, руководитель исследований по небесной механике из Лаборатории реактивного движения, обнаружил заметное и необъяснимое ускорение КА. Привлекли данные по «Пионеру-10» и увидели, что с ростом расстояния от Солнца невязка уменьшалась быстрее, чем должно падать давление солнечного света. Аппарат уже прошел отметку 20 а.е., и суммарное немоделируемое ускорение, действующее на «Пионер-10», стало отрицательным. Создавалось впечатление, будто он притягивается Солнцем с чуть большей силой, чем предписывает закон Ньютона.

Ученые обычно не склонны к сенсации, и, прежде чем обнародовать данные по ускорениям обоих «Пионеров», команда Андерсона накапливала их долгие годы. Собственно, разговоры о поиске десятой планеты были своего рода ширмой для реального исследования. Однако эта задача была сформулирована публично – требовалось предъявить результат. В июне 1988 г. NASA сообщило, что команда Андерсона не нашла абсолютно никаких свидетельств наличия неизвестной планеты или «темной звезды». Были сделаны уместные оговорки о том, что неизвестное тело, воздействовавшее на движение планет в XIX в., может иметь очень нестандартную орбиту, например сильно вытянутую или с сильным наклоном к плоскости эклиптики и с периодом 700–1000 лет. Как следствие, сейчас оно может находиться высоко над этой плоскостью и почти не возмущать движения планет. Загадка невязок в движении Нептуна осталась неразгаданной.

Единственное, что удалось увидеть в доплеровских данных по части неизвестных планет – это указания на то, что в декабре 1992 г. на расстоянии 56 а.е. от Солнца «Пионер-10» испытал сближение с одним из занептунных астероидов пояса Койпера. Джон Андерсон, Юнис Лау и их коллега из колледжа Королевы Марии и Уэстфилда в Лондоне Джакомо Джампьери опубликовали соответствующую статью в августе 1999 г.

Гравитационных волн «Пионеры» тоже не зарегистрировали.

Значение аномального ускорения «Пионеров», определенное в 1987 г., было впервые приведено в июле 1992 г. во внутреннем отчете JPL. В 1994 г. Андерсон обсудил эти данные с Майклом Нието, исследователем Лос-Аламосской национальной лаборатории, изучавшим возможные различия в воздействии гравитации на вещество и антивещество. Быть может, у ученых в руках ключи к открытию, за которое и Нобелевской премии будет мало? Было решено всерьез изучить данные «Пионеров» за период с 1987 г.

5 октября 1998 г. в журнале Physical Review Letters появилась сенсационная статья Джона Андерсона с соавторами о немоделируемом ускорении дальних межпланетных аппаратов, который немедленно окрестили эффектом «Пионеров». Были рассмотрены данные по «Пионеру-10» с 3 января 1987 г. по 1995 г., соответствующие расстояниям от 40 до 62 а.е. от Солнца. По «Пионеру-11» приходилось довольствоваться интервалом с 5 января 1987 г. до прекращения двусторонних доплеровских измерений 1 октября 1990 г., то есть от 22,4 до 31,7 а.е.

Величина аномального ускорения для «Пионера-10» составила (8,09 ± 0,20) × 10^–10 м/с², а для «Пионера-11» – (8,56 ± 0,15) × 10^–10 м/с² в направлении к Солнцу. Какой-либо зависимости его от расстояния выявлено не было.

Проверка данных по «Галилео», летящему к Юпитеру, не позволила выделить эффект на фоне давления солнечного света. А вот «Улисс» – европейский аппарат, выведенный в результате встречи с Юпитером на полярную орбиту вокруг Солнца, – тоже вроде бы испытывал непонятное дополнительное ускорение.

Тормозящее ускорение «Пионеров» настолько мало, что машину, едущую со скоростью 60 км/ч, оно смогло бы остановить через 650 с лишним лет. Но небесная механика – наука точная и не может принять даже такую микроскопическую нестыковку теории и факта без объяснений.