Как известно, зонды «Пионер-10» и «Пионер-11» были запущены в открытый космос, прочь от Солнца, в 70-х годах. Сейчас расстояние до них составляет 103 и 83 астрономических единицы соответственно (одна астрономическая единица составляет расстояние от Земли до Солнца и равна приблизительно 150 миллионам километров). Гравитация нашего светила постепенно тормозит аппараты, однако данные телеметрии показывают, что это замедление происходит быстрее, чем должно быть. Это есть т.н. аномалия «Пионеров»: аппараты подвергаются воздействию некой неизвестно силы, которая сообщает им направленное в сторону Солнца ускорение, равное (8,74 ± 1,33)*10–10 м/с2.
Это эффект давно занимает умы многих ученых, придумавших большое количество объясняющих его гипотез. Недавно группа физиков из Португальских Института ядерной физики и Университета Порту разработали еще одну, вполне реалистичную. Они считают, что странное воздействие – это ничто иное, как тепловое излучение самого аппарата.
Эта группа ученых уже предпринимала попытку объяснить странное воздействие за счет тепловой энергии, и результаты их работы (согласно сделанным физиками расчетам, аномальное ускорение составляет 33–67% от необходимого показателя) были опубликованы в солидном журнале Space Science Reviews.
Теперь же ученые доработали собственную теорию, выполнив более точные расчеты отражения тепла за счет усложнения модели.
В целом схема моделирования зонда «Пионер» не слишком сложна. В начале физики задавали месторасположение источников тепла и вычисляли силу, которая приложена к испускающим его поверхностям. Затем производится определение поверхностей, на которые тепловое излучение падает, и вычисляют воздействующие уже на них силы. После этого составляется картина уже отраженного излучения, и осуществляются все соответствующие расчеты. Процедура повторяется необходимое количество раз.
При создании геометрической модели зондов были учтены лишь его основные элементы: два радиоизотопных генератора в виде цилиндров, параболическая антенна и располагающийся за ней отсек для приборов и оборудования. Так как зонды для стабилизации вращаются, при вычислениях можно учитывать лишь ось z, идущую вдоль оси антенны.
Разумеется, главными источниками теплового излучения являются приборный отсек из-за располагающихся в нем потребителей электроэнергии, а также радиоизотопные генераторы. В модели генераторы легко представить в виде ламбертовских (т.е. подчиняющихся закону Ламберта) источников излучения. При этом излучением одного их них можно пренебречь, а второй как раз и дает то тепло, что отражается от поверхности антенны и стенок приборного отсека. На каждую из боковых стенок приборного отсека (всего их 6) ученые поместили по 4 ламбертовских источника излучения, а на передней (направленной в сторону космоса) – одни. На заднюю же стенку отсека пришлось целых 6 источников, равномерно распределенных по всей площади.
Для оценки временного изменения теплового излучения аппаратов ученые использовали метод Монте-Карло.
В результате всех расчетов стало ясно, что именно тепловое излучение вполне может являться одним из главных факторов таинственного замедления аппаратов, а может, и единственным таким фактором. Сейчас группа ученых ожидает результатов от своих коллег, занятых аналогичными вычислениями.
