Záhadná síla ovlivňuje dráhy kosmických sond

Poprvé byly zaznamenány určité odchylky v pohybu sondy Galileo, když prolétla kolem Země v roce 1990, přičemž využila gravitačního pole naší planety ke změně své dráhy. Rychlost sondy byla zvýšena o několik kilometrů za sekundu, jak se očekávalo, avšak z rozboru radiového signálu přicházejícího ze sondy se zjistilo, že zvýšení rychlosti sondy bylo nepatrně vyšší, než se očekávalo. Rozdíl činil asi 4 mm/s.

Ačkoliv hodnota tohoto rozdílu je nepatrná, je více než 10krát větší, než mohou představovat nejrůznější chyby v důsledku šíření radiového signálu mezi sondou a Zemí a další vlivy, jako je únik plynů z konstrukce sondy apod.

Odborníci NASA oznámili existenci tohoto efektu na konferenci v roce 1998, kdy byl již potvrzen tento jev při dalším průletu sondy Galileo kolem Země v roce 1992 a při průletu sondy NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous) v roce 1998. Sonda NEAR se přiblížila k Zemi nad 20. stupněm jižní zeměpisné šířky a Zemi opustila nad 72. stupněm jižní šířky. To vedlo ke zvýšení rychlosti sondy „nad plán“ o 13 mm/s. Rychlost sondy je možno určit s přesností na 0,1 mm/s.

Tato anomálie v pohybu kosmických sond byla diskutována s větší pozorností v roce 2006, kdy bývalý pracovník NASA John Anderson, nyní v důchodu, se svými spolupracovníky publikoval zprávu, v níž tuto záhadu přirovnal k „anomálii sond Pioneer“. Tato anomálie byla zjištěna při sledování sond NASA – Pioneer 10 a 11 – které zpomalují svoji rychlost při vzdalování od Slunce více, než se očekávalo. Obě sondy se vzdalují od Slunce opačným směrem.

V současné době John Anderson a jeho spolupracovníci James Campbell, John Ekelud, Jordan Ellis a Frank Jordan (Jet Propulsion Laboratory, NASA) dospěli ke vztahu, který přesně popisuje všech pět případů, u nichž byla doposud tato letová anomálie zjištěna. Odvozený vztah zahrnuje úhel, který svírá dráha sondy při příletu a odletu od Země vzhledem k zemskému rovníku. Velmi přesně předpovídá doposud pozorované změny v rychlostech sond při průletech kolem Země.

Pro průlety, kdy je úhel sklonu k rovníku na příletové dráze velmi odlišný od úhlu na odletové části dráhy – jako tomu bylo například u sondy NEAR – předpovídá tento vzorec v souladu s pozorováním velkou odchylku.

Avšak pro průlety, kdy příletový a odletový sklon dráhy k rovině rovníku jsou si velmi podobné, předpovězená anomálie je velmi malá a jako malá byla detekována. Například v roce 2005 absolvovala při průletu kolem Země gravitační manévr sonda MESSENGER, směřující k Merkuru a v roce 2007 evropská sonda ROSETTA, jejímž cílem je výzkum komety 69P/Churyumov-Gerasimenko. V obou případech byl velmi malý rozdíl mezi sklonem dráhy k rovině rovníku na příletové a odletové trajektorii. Žádné anomálie v rychlosti pohybu sond nebyly zaregistrovány. Bude zajímavé porovnat tyto údaje s dalšími měřeními při následujícím průletu sondy ROSETTA kolem Země v listopadu 2009.

Člen týmu Frank Jordan dospěl k tomuto vztahu po vyčerpání mnoha dalších možností, které nevedly k žádnému výsledku. Jak říká, pohrával si s různými představami hledaného vztahu, když jej napadla myšlenka prověřit vliv sklonu dráhy k zemskému rovníku. Ačkoliv tým vědců není schopen odpovědět, jaký je fyzikální základ vysvětlení této anomálie, Anderson je pevně přesvědčen, že na vině je určitá souvislost se zemskou rotací.

Je to proto, že úhly v tomto vztahu jsou definovány vzhledem k rovníku Země, který je kolmý na rotační osu Země. „To mi vnuklo myšlenku, že pozorovaný efekt má vztah ke směru rotace Země,“ říká Anderson. Avšak jak může rotace Země ovlivňovat dráhu kosmické sondy? Jednu z možností odvodil tým vědců z Einsteinovy obecné teorie relativity, která předpokládá, že rotující objekt deformuje stavbu prostoročasu kolem sebe. Tento efekt může v principu ovlivnit dráhu kosmických sond v blízkosti rotujících těles, jako je například Země. Avšak výpočty vědců ukazují, že takovýto vliv by měl být příliš slabý na objasnění pozorovaných odchylek.

Přestože tým vědců nepřišel s fyzikálním vysvětlením, mají k dispozici vzorec, který může být důležitým prvním krokem, neboť dává fyzikům možnost směřovat dál ke svému cíli. To prohlásil fyzik Robert Sanders (University of Groeningen, Holandsko).

Sanders je přesvědčen, že pozorovaná anomálie může být signálem, že naše současná teorie gravitace – Einsteinova obecná teorie relativity – musí být upravena. „To znamená, že můžeme vědět o teorii relativity mnohem méně, než si myslíme,“ dodává Sanders.

Může mít pozorovaná anomálie nějakou souvislost s tzv. anomálií sond Pioneer? Ačkoliv pro to nemáme žádný důkaz, Anderson říká, že by byl překvapen, kdyby radiové sledování poloh kosmických sond odhalilo dvě zcela nezávislé anomálie. „Jsem přesvědčen, že mezi nimi existuje souvislost.“

Na závěr si ještě připomeňme informace, uveřejněné na internetových stránkách NASA v roce 2002. Tehdy se v nich uvádělo: Kosmická sonda Pioneer 10 byla k 5. 2. 2002 vzdálena od Slunce 79,66 AU (tj. 11,92 AU) a vzdalovala se rychlostí 12,24 km/s. Již delší dobu se objevují informace o neznámém gravitačním vlivu na dráhu sondy. Diskuse na toto téma byla uveřejněna 4. 10. 1999 v časopise Newsweek nebo také v prosincovém čísle (1998) časopisu Scientific American. Záhada nepatrného gravitačního zrychlení směrem ke Slunci, pozorovaného u kosmických sond Pioneer 10, Pioneer 11 a Ulysses, zatím nebyla vysvětlena. Nesrovnalosti v pohybu sond identifikoval tým odborníků, jejichž vedoucím je John Anderson.

Nepatrné gravitační zrychlení – 10 miliardkrát slabší než gravitační působení Země – bylo objeveno na základě detailní analýzy rádiových signálů, přicházejících ze sond. Různorodost možných příčin ukazuje následující seznam: gravitační poruchy způsobené přitažlivostí planet a malých těles Sluneční soustavy; nepatrný tlak záření, když fotony narážejí na povrch kosmické sondy; důsledky obecné teorie relativity; interakce mezi slunečním větrem a kosmickou sondou; deformace rádiového signálu při průchodu kosmickým prostředím; nerovnoměrnost a další změny v rotaci Země; únik plynů či tepelné záření sondy; možný vliv tzv. skryté hmoty. Zřejmě až další analýzy a teoretické práce přinesou definitivní vysvětlení pozorovaných nepatrných odchylek.

Zdroj: space.newscientist a scienceastronomy
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí