„Pioneer 10“ pakilo 1972 m. kovo 2 d., o „Pioneer 11“ po metų, 1973 m. balandžio 5 d. Šiuo metu jie randasi ties Saulės sistemos pakraščiu. Dar 1998 m. mokslininkai pastebėjo, kad jų trajektorijos tokios keistos, kad jos verčia šiais zondais domėtis ir dabar – tarsi kažkas tuos aparatus trauktų atgal
(žr. iliustraciją apie kosminių zondų orbitas pro Koiperio žiedą).

Zondams esant už 20-70 astronominių vienetų, tyrinėtojai pastebėjo, kad mikrobangų signalų dažnis nežymiai, tačiau pastoviai pasislinkęs. Lėtėjimas yra labai nežymus – tik
a_p = 8.74·10^-8 cm/s² (su galima 1,33 paklaida) arba viena šimtamilijardinė laisvo kritimo pagreičio Žemėje (g) dalis. Tačiau jo pakako, kad „Pioneer 10“ nuo kurso nukryptų 400 tūkst. km. NASA su „Pioneer 11“ nesusisiekia nuo 1995 m., tačiau iki tada buvo stebimas panašus jo nukrypimas. Kokia gali būti priežastis?

O ar nėra anomalijų su „Voyager“ (kelionę pradėjusių dar 1997 m.) ir kitais zondais? „Pioneer“ stabilizavimui naudoja sukinį (ir tokių aparatų neplanuojama leisti artimiausioje ateityje), o „Voyager“, kaip dauguma kosminių aparatų, turi trijų ašių stabilizavimo sistemą, palaikančią zondo orientaciją erdvėje. Tomis ašimis vyksta išmetimai, kurie gali sukelti tam tikrus neapibrėžtumus, panaikinančius efektus, kurie stebimi su „Pioneer“. Tokių efektų nestebima ir su „Galileo“. Gal tai susiję su vidiniais „Pioneer“ zondų procesais: vidine šiluma ar dujų nuotėkiu. J. Anderson'as 2002 m. balandžio mėn. išsami studija „Anomalaus 'Pioneer' 10 ir 11 pagreičio analizė“ neigia tokią galimybę.

Bruce Bassett'as siūlo tai sieti su alfa konstantos (apie 1/137) kitimu. Kiti mokslininkai mano, kad traukos priežastis yra "tamsioji materija", apie kurią, deja, visiškai nieko nežinome. Vienas egzotinis paaiškinimas susijęs su "stygų" teorija ir papildomais matavimais. Atseit, aukštesniuose matavimuose gali egzistuoti papildomų silpnų jėgų. Kiti aiškinimai siejami su Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos (kuri laikoma būtina siejant gravitaciją ir kvantinę mechaniką) pakeitimais. Yra laikančių, kad dideliais atstumais kūnų trauka gali būti didesnė, nei manoma. Jie gauna ir eksperimentinių duomenų patvirtinimus, nes aptinkami galimi fundamentalių konstantų pokyčiai. Jei anomalija susijusi su naujais fizikos dėsniais, ji yra nepaprastai svarbi.

Tačiau M.Mizony ir M.Lachieze-Rey 2004 m. spalio mėn. straipsnyje "Kosmologiniai efektai lokaliame statiniame freime" bando įrodyti, kad "Pioneer" anomalija nėra kosmologinės prigimties.

H.Quevedo 2005 m. rugpjūčio mėn. straipsnyje "'Pioneer' anomalija ir Saulės kvadrupolio momentas" pabandė paskaičiuoti galimą Saulės kvadrupolio momento (išmatuoto tik neseniai ir lygaus 2.28 · 10^-7 su 15% paklaida) poveikį zondams ir nustatė, kad jis nepakankamas, kad sukeltų tokią anomaliją.

M.Nieto siūlo atlikti pradinės zondo trajektorijos analizę. Tačiau problemos sprendimui reiktų naujos kosminės misijos, kuri matuotų gravitacinius efektus Saulės sistemos pakraštyje. Tai kainuotų 300-500 mln. dolerių, o ją tektų derinti ir su kitais skrydžiais. Galima tokios misijos data būtų 2015 m.

„Pioneer“ misija

„Pioneer 10“ buvo pirmasis kosminis aparatas, 1973 m. praskriejęs pro Jupiterį, o „Pioneer 11“ orbita prie Jupiterio buvo pakoreguota, – ir tada jis pirmasis praskrido pro Saturną (1973 m. gruodį).

"Pioneer 10" 1983 m. birželio 13 d. išskrido už Plutono orbitos ir taip paliko Saulės sistemą (jis skrieja kryptimi, priešinga Saulės judėjimui galaktikoje). Šiuo metu zondai hiperbolinėmis orbitomis netoli Saulės ekliptinės plokštumos skrieja į priešingas puses. Jie skraidina ir auksu dengtas aliuminio plokšteles su pranešimais nežemiečiams: vyro ir moters atvaizdus ir diagramą, rodančią Saulės vietą galaktikoje (bei zondo trajektoriją). Joje išgraviruotas skaičius 8 dvejetaine forma (daugiau žr. >>>>>).

Vienas „Pioneer“ tikslų buvo dangaus kūnų paieška Koiperio žiede. Apie juos būtų sužinoma pagal zondų trajektorijos pokyčius. Taip pat „Pioneer“ programoje buvo ir žemo dažnio gravitacinių bangų paieška.

Papildoma „Pioneer“ misija yra heliopauzės paieška. Tai Saulės vėjo ir tarpžvaigždinės erdvės riba. Heliosferos krašto judėjimas tarpžvaigždine erdve gali sukelti kylančią bangą priekyje ir nusileidžiančią gale. Subatominių dalelių srautas gali sukelti Saulės vėjo terminacijos smūgį. Mokslininkai mano, kad tai gali nutikti 60-100 AU nuotolyje.

NASA praneša, kad, tikėtina, „Voyager-1“, esančiame už 23,3 mlrd. km, orientaciją valdančioje sistemoje (AACS), užtikrinančioje, kad antena būtų nukreipta į Žemę, įvyko mįslingas sutrikimas. Zondas tebegauna ir vykdo komandas, teberenka ir siunčia duomenis. Radijo bangos iš zondo Žemę pasiekia per 20,5 val., tad pasiųsti komandą ir gauti atsakymą trunka 2 paras. Vis tik specialistai mano, kad AACS tebeveikia, nes gaunamas signalas nėra nusilpęs, tačiau prietaiso rodmenys neatitinka to, kas vyksta zonde, ir atrodo visiškai atsitiktiniais.

NASA kol kas nepervedė zondo į saugų režimą, kai atjungiami visi prietaisai paliekant tik pagrindines funkcijas, kas leidžia atlikti sistemų diagnostiką. Kita vertus, zondui jau 45 m. ir jo darbo laikas gerokai viršijo planuotą. Be to, jis randasi tarpžvaigždinėje erdvėje, t.y. padidintoje spinduliuotėje.

O jei komandai pavyks nustatyti nesklandumo priežastį, tai ją, greičiausia, taisys pakeitimais programinėje įrangoje arba panaudos atsarginę sistemą. Priešingu atveju su nesklandumu teks susitaikyti – ir negalima nuspėti, kiek dar ilgai „pratemps“ stotis.

Literatūra:

1. J.D. Anderson & oth. Phys. Rev. Letters, 1998
2. V. Fock. The theory of space, time and gravitation, 1964

2008 m. spalį į greta Mėnulio esančią orbitą paleistas IBEX (Interstelar Boundary Explorer) zondas, kuris tiria Saulės sistemos paribius, taikydamas visai naują metodą – registruoja aukštų energijų neutralius atomus, skriejančios iš visiškai tamsios erdvės, esančios už Plutono. Nustebino jau pirmieji jo gauti duomenys, nes pasirodė, kad ties Saulės sistemos riba atomai susitelkę tam tikroje srityje.

Erdvė, kurioje vyrauja Saulės vėjo sukurtas žemų energijų įelektrintų dalelių debesis, vadinama heliosfera. Saulės sistemos paribiais vadintina ta sritis, kur heliosfera ir labai retos tarpžvaigždinės dujos veikia viena kitą. Joje neutralūs atomai susidaro susidūrus Saulės vėjo elektronams su tų dujų jonais. Kai kurie atomai gauna tiek daug energijos, kad grįžta į Saulės sistemą, kur juos ir užregistruoja IBEX. Pasirodo, kad jų tankis gana didelis, tačiau pasiskirstymas nėra tolygus.

2017 m. sausio pradžioje NASA paskelbė, kad panaudos orbitinį „Hubble” teleskopą tarpžvaigždinės erdvės, į kurią išskrido „Voyager 1“ stotis, greičiausiai judanti ir toliausiai nuo Žemės nutolusi, jau 40 m. skrodžianti kosminę erdvę. Tuo metu ji buvo už 138 a.v. (šviesa šį atstumą įveikia tik per 19 val.), o „Voyager 2“ – už 114 a.v. Stotys juda kiek greičiau nei 3,3 a.v. per metus. Be šių, Saulės sistemą jau paliko „Pioneer 10“ bei „Pioneer 11“, tik šiedu juda gerokai lėčiau. Koiperio juostoje dar yra „New Horizons“, 2015 m. praskridęs pro Plutoną (žr. >>>>>).

„Voyager 1“ 2011 m. gruodį paliko heliosferą ir nustebino, užregistruodamas 100-kartinį aukštų energijų elektronų, skriejančių link Saulės, padidėjimą bei iš Saulės atskriejančių žemų energijų dalelių sumažėjimą. Visiškai Saulės vėjas dingo 2012 m. rugpjūtį (žr. iliustraciją apie kosminių zondų orbitas pro Koiperio žiedą).

„Hubble“ stebėjimai rodo, kad pirmąjį Saulės sistemos gaubiantį dujų debesį „Voyager 1“ paliks po 2000 m. Dar 90 tūkst. m. praeis, kol paliks ir antrąjį debesį. Tos struktūros skiriasi pagal cheminius elementus.
Po 40 tūkst. m. „Voyager 1“ atsidurs už 1,6 švm. nuo raudonojo nykštuko „Gliese 445“ esančio už 17,6 švm. Žirafos žvaigždyne. O „Voyager 2“ po 40 tūkst. m. praskries 1,7 švm. atstumu pro raudonąjį nykštuką „Ross 248“, esantį už 10,3 švm. Andromedos žvaigždyne. Vargu ar prie šių žvaigždžių gali būti nežemiečių civilizacijos; jos per mažos, o „Ross 248“ dar nereguliariai kintamo ryškumo – bet būtent ji tuo metu bus tapusi artimiausia mums žvaigžde. Tad mažai tikėtina, kad šiose stotyse esančias auksines plokšteles (žr. >>>>>) atras svetimos civilizacijos.

2018 m. lapkričio 5 d. laikoma, kad „Voyager 2“ irgi paliko Saulės magnetosferą, ir yra už 18 mlrd. km. Signalas iš jo iki Žemės sklinda 16,5 val. Trys radioaktyvių izotopų šaltiniai „Voyager 1“ ir „Voyager 2“ leis ryšį palaikyti iki 2027 m.
Duomenys išsiunčiami 160 bitų per sekundę sparta. Zondai jau „akli“, tačiau likę sensoriai pagauna kosminius spindulius. O tai reiškia, tarpžvaigždinė erdvė nėra tuščia – jau vien todėl, kad žmogaus sukurti aparatai skrieja ja. NASA duomenis iš jų priima, kai viena iš „Deep Space Network“ antenų būna nukreipta į zondą (apie 6 val. į parą). Šie duomenys leidžia spręsti ir apie instrumentų būklę, kurie kartais keičia paskirtį. Pvz., magnetometras, pradžioje matavęs Jupiterio, Saturno, Urano ir Neptūno magnetinius laukus, dabar tiria Saulės magnetinio lauko sąveiką su tarpžvaigždine erdve ir leidžia geriau suprasti heliosferos formą.
Ir dar jie neša po auksinį diską apie tuos, kurie juos sukūrė, į ten, į kur jie dar negali nuskristi.

Kiekvienas iš „Voyager“ maitinamas radioizotopų termoelektrinių generatorių, Plutonio-238 skilimo šilumą verčiančių į elektrą. Šiuo metu jie jau pagamina 40% mažiau energijos. Tad abu jie jau išjungė šildytuvus ir kai kuriuos prietaisus, kad sumažintų elektros sunaudojimą. Taip jie galės dar rinkti ir atsiųsti informaciją dar iki 2024 m.