Megoldódott a Pioneer űrszondák letérésének rejtélye?

A két űrhajó azután kezdett letérni pályájáról, miután elhaladtak a Naprendszer legkülső bolygója, a Plútó mellett. Az eltérés nem nagy, de érzékelhető, és mindenképpen nagyobb a Napnak a szondára kifejtett gravitációs erejénél. Mintha a föld felszíni gravitáció tízmilliárdod részének megfelelő erő rángatná az űrszondákat a Nap irányába.

A Pioneer-ek viselkedése megosztotta a csillagászokat. Volt, aki úgy vélte, hogy rés keletkezhetett az űrhajókon, és üzemanyag-szivárgás miatt lassulnak. Mások szerint azonban nem valószínű, hogy a két űrhajón egyszerre keletkezik rés. Van aki, akár azt is elképzelhetőnek tartotta, hogy Newton tévedett, és a nagyon nagy távolságokra nem igaz elmélete, mely szerint a gravitációs erő a távolsággal gyengül. Megint mások a rejtélyes fekete anyaggal hozták összefüggésbe a jelenséget. A kutatók eddig egy dologban értettek egyet: a rejtélyre megalapozott választ csak egy új, több száz millió dolláros, a Pioneer-ek útját követő, modern mérőműszerekkel felszerelt szonda adhat választ.

A találgatások helyett az amerikai George Mason Egyetem (Fairfax, Virginia) csillagászai egy jóval olcsóbb kutatásba kezdtek. Gary Page és kollégái 15 olyan aszteroidát azonosítottak, amelyek összefüggésbe hozhatók a rejtélyes erővel. Az aszteroidák keringési pályája mind mélyen benyúlik a Külső Naprendszerbe. Ez azért lényeges, mert a letérés a Nap – Szaturnusz távolság duplája után jelentkezett először.

A jelöltek közül a kutatók a 1995SN55 elnevezésű aszteroida tűnik a legígéretesebbnek. Ez a 370 kilométer széles kisbolygó az elmúlt 54 évben a kérdéses zónában tartózkodott, és ráadásul nem is olyan pályán tartózkodik, mint ahogy a számítások szerint lennie kellene.

A Jupitert és a Szaturnuszt kutatták

A Pioneer az Egyesült Államok által kifejlesztett bolygóközi szondák sorozata volt, melyeknek felbocsátása 1958 és 1973 közé esett. Mind a bolygóközi térség, mind a bolygók kutatásában jelentős eredményeket értek el.

A Pioneer űrszondák négy alsorozatra bonthatók, ezek közül az utolsó, a Pioneer-10 és a Pioneer-11 fellövése számított talán a legjelentősebbnek, hiszen ezek egyike a Jupitert, a másik pedig a Szaturnuszt vizsgálta meg közelről, elsőként az űrkutatás történetében.

A Pioneer-10 1972. március 2-án, a Pioneer-11 több mint egy évvel később 1973. április 6-án startolt. A rajtuk elhelyezett tudományos műszerek a bolygóközi és Jupiter körüli mágneses térnek, a napszélnek, a kozmikus sugárzásnak, a Jupiter és holdjai légkörének, valamint a kisbolygó-övezet meteorjainak vizsgálatára szolgáltak.

A Pioneer-10 a kisbolygó-övezet határát 1973 júniusában lépte át, és december 4-én közelítette meg a Jupitert a legjobban. (A legkisebb távolság a szonda és a Naprendszer legnagyobb bolygója között 130 ezer kilométer volt.) Két nap alatt 30 felvételt készített és továbbított a Földre, majd folytatta hosszú útját. A szonda felületére egy plakettet erősítettek, mely az emberiség szimbolikus névjegyéül szolgál, ha a Naprendszert elhagyó szondára egy idegen civilizáció találna – írja a Debreceni Egyetem Fizikai Tanszékének honlapja.

A Pioneer-11 1974. november 26-án átlépte a Jupiter mágneses terét, és a bolygó megközelítése alatt 25 felvételt készített. A szonda ezután a Szaturnusz felé vette az irányt, amit 1979. szeptember elsején ért el. Számos mérést és felvételt készített a bolygóról, és felfedezte, hogy annak ‘A’ gyűrűjén belül van egy keskenyebb gyűrű is, valamint legkívül egy „kisbolygó-övre” bukkant. A Pioneer-11 volt tehát az első űrszonda, amely a Szaturnuszt közelről vizsgálta.

Az első hintamanőverek

A Pioneer-10 és a Pioneer-11 volt az első két űrszonda, amely az úgynevezett gravitációs hintamanővert alkalmazta. A hintamanőver lényege az, hogy amikor az űrhajó olyan bolygóval találkozik közelről, mint a Jupiter, akkor a bolygó gravitációs terét energiájának növelésére vagy csökkentésére használhatja fel, s ekképpen fokozva vagy mérsékelve a Napra vonatkoztatott sebességét, útirányát is megváltoztathatja.

Ha a Jupiter utoléri a közelébe került űrszondát, akkor hatalmas gravitációs vonzásával magával ragadja és korábbi sebességét jóval meghaladó sebességre gyorsíthatja. Az ilyen találkozás a Napra vonatkozó szökési sebességet is meghaladó sebességre gyorsíthatja a szondát. Ez első ízben a Pioneer-10-zel történt meg, amely 1973-ban közelítette meg a Jupitert, majd úton a csillagközi tér felé 1983-ban jutott a Plútó pályáján túlra.