先驱者异常问题可能解决了？
A scientific detective story if there ever was one, Slava Turyshev of JPL and his colleagues have spent years tracking down their villain, the Pioneer Anomaly: an unexplained acceleration in the motion of Pioneer 10 and 11, twin spacecraft that were launched by NASA in the 1970s and radar-tracked for over 30 years. Turyshev and his team have recovered files from NASA dumpsters, converted 1970s punch card data to digital, and spent untold man hours crunching numbers beamed to Earth decades ago from spacecraft billions of miles away.这是一个有关科学探测的故事，假如它曾经是的话，喷气推进实验室的Slava Turyshev和他的同伴已经花费了数年时间来追捕他们的坏蛋，”先驱者号异常”：一个无法解释的加速度作用在先驱者10号和11号的运动上，这两艘太空探测器由NASA于上世纪70年代发射，采用无线电跟踪了超过30年。Turyshev和他的团队已经从NASA旧资料储存室里恢复了所需文件，将上世纪70年代的打孔卡数据转换成数字信息，并花费了10年时间和无数的人工对数十亿英里外的探测器传回地球的数据进行运算处理。
Finally, the case is solved, and the villain is dead.
最终，问题被解答，坏蛋完蛋了。
As the two spacecraft retreated into the distance, the data they beamed back showed that they were slowing down a little more than they should have been. Long vaunted as evidence that something was amiss in physics — perhaps that Einstein's theory of gravity was wrong — the anomaly spawned entire academic conferences and thousands of papers.
当两艘太空探测器慢慢消失在遥远的地方时，所传回的数据显示它们的速度比计算得出的速度要慢。一个被炒得很热的说法是物理学本质出了问题。可能爱因斯坦的引力理论是错误的——这一异常引发了各类院校的研讨会以及成千上万的论文。
But, as explained in our coverage of an earlier stage of Turyshev et al.'s work, some scientists believed that the anomaly had a much more mundane explanation. Namely, the scientists suspected that heat was being emitted by the spacecraft's generators anisotropically — more in one direction than the other. If this were the case, the heat would exert an unbalanced recoil force on the spacecraft, causing them to change speed. Indeed, in April, a group of researchers in Portugal came up with just such a model for how the Pioneers' heaters could have created a recoil force.
但是，在我们早期报道Turyshev等工作的时候，也有一些科学家认为那只是一些很平常的因素造成的。也就是说，科学家们怀疑来自探测器发电装置的热散射的不均匀性——一边多于另一边。如果是那样的话，这种不平衡会对探测器产生一个冲量力。导致其速度改变。事实上，在4月，一队来自葡萄牙的研究者也提出了关于先驱者的发热器所产生的冲量力的模型。
But many have argued that the data itself ruled out this explanation for the Pioneer Anomaly. As the plutonium-238 that served as the Pioneers' onboard heat source radioactively decayed, it would have emitted less heat over time. Thus, if heat were the source of the Pioneer Anomaly, the anomaly should have lessened with time as well. But the data seemed to suggest that the Pioneer Anomaly was constant — an undying force — and thus much more fundamental.
但很多争执来源于之前录得的数据本身已经排除了对先驱者号异常的这样的解释。为先驱者号们提供舱内热动力源的钚238会有放射性衰变，其发射量会随着时间的推移而越来越小。结果是，如果是热源是产生这种异常作用的原因的话，也应该是随时间慢慢改善。但数据似乎告诉我们先驱者异常是恒定的，来自一个不变的力，应该是来自更基本的东西。
But for their new analysis , Turyshev et. al. compiled a lot more data than had ever been analyzed before, spanning a much longer period of the Pioneers' flight times. They studied 23 years of data from Pioneer 10 instead of just 11, and 11 years of data from Pioneer 11 instead of 3. As explained in their new paper, the more complete data sets reveal that the spacecraft's anomalous acceleration did indeed seem to decrease with time. In short, the undying force had been dying after all, just like the decaying plutonium. In that case, it was most likely just a consequence of wonky heaters — mystery solved.
但作为他们的新的分析，Turyshev小组录入了比之前分析多得多的数据，跨越了更长周期的先驱者号们的飞行时间，他们研读了23年的先驱者10号的数据而不仅仅是先驱者11号的，和先驱者11号11年的数据而不是之前的3年。作为他们新的论文的解释，这些更多地数据显露出探测器非正常的加速度实际上确实在随着时间的推移而减小。简而言之，这个所谓不变的力其实一直在衰减，就跟钚衰变一样。这些异常更应该是来自原子加热器。疑惑解决了！
没怎么看明白……::070821_05.jpg:: 意思是不是先驱者10和11不是越来越快而是越来越慢，是由于他带的放射性物质衰变造成的？ 本帖最后由 新库克船长 于 2011-10-2 17:28 编辑
从来没有说它们越来越快啊，国内译文一大抄，都翻成变快了，但我怎么看都是变慢。即使最简单的开普勒定律也表白附加的指向太阳的这个所谓的力也必然让轨道上的物体在远离时候减慢而不是变快。 虽然是旧新闻了，但非常感谢楼主转过来。 本帖最后由 新库克船长 于 2011-10-2 21:03 编辑
对了，忘了补充了，译文中所说的是：这一由探测器内的原子加热器热散射各向异性所形成的冲量力，实际上在探测器刚发射之后就已经存在了，只是由于这一热散射力对早期轨道作用很轻微，因而在早期飞行期间被忽视了，直到30年后，其轨道速度跟基础物理学的推算出现无法弥合的差异之后，科学家才尝试对早期的轨道数据进行重新整理。结果果然发现这一热散射力的确存在，并且重新整理的数据进一步表面，这一热散射力的作用的确随着钚238的核衰变而同步减小。而非此前认为的来自宇宙中某种未知的额外恒定力的作用。这让一些经典物理学不扎实但特喜欢推翻牛顿和爱因斯坦引力理论的强人颇感失望。
有关的小知识
原子加热器是所有将要远离太阳的太空探测器的一种必备装置，以替代太阳能板来源源不断地提供飞行器舱内的电子设备的工作电源，即便探测器穿行于远离太阳的茫茫深空，太阳看起来只是一颗稍大一点的星星而已。。原子加热器由封闭的石墨罩壳和其中的放射性同位素钚238组成，利用钚238的衰变粒子撞击石墨壁减速从而形成热效应。为了产生所需电能，这里还需要一个热电转换器，俗称热电偶，利用赛贝克效应将加热器的部分热能转换成大约140W左右的电能（先驱者号10号11号）。由于此种方式转换效能比机械涡轮发电机要低很多，约为3%以内，故整个原子加热器的实际热功率会在约5KW以上。但这种固态转换器由于没有运动元件，寿命可达数十年。缺点就是由于转换效能过低而无法得到足够多的电功率。随着时间的推移，钚238的半衰期为78.74年，加热器的热功率会逐渐减少，也正是一点帮助Turyshev小组证实了先驱者号异常并非出自现有基础物理的问题。
30年后热电转换器的实际输出功率已不足80W了，并且先驱者10号和11号的指向地球的下行链路的天线功率仅仅才8W，却要向遥遥百亿公里外的地球发送无线电波，想想这需要什么样的接收技术了。
目前NASA新的深空探测器开始采用一种长寿命的机械涡轮发电装置来替代原来的赛贝克效应发电器，效能可达40%~50%，以期获得数千瓦的有效电能为新一代探测器供电。并且会在新的深空探测器轨道计算中加入这一热散失各向异性的修正参数。
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