Как тепло меняло траекторию «Пионеров»
Космический аппарат не только движется по инерции: он постоянно обменивается импульсом с окружающим миром. Даже в пустоте таким обменом становится излучение. Фотон — частица света — уносит энергию и импульс; когда он вылетает от аппарата, тот получает крошечный толчок в противоположную сторону. Это радиационная отдача, тот же принцип, по которому ракета отбрасывает газ, только без выхлопа вещества.
Почему одного нагрева было недостаточно
Важно не просто то, сколько тепла производил зонд, а куда оно уходило. Если инфракрасное излучение распределяется вокруг корпуса равномерно, толчки в разные стороны почти взаимно компенсируются. Но корпус, антенна и другие детали направляют тепло неодинаково. Излучение, уходящее преимущественно в одну сторону, создаёт слабую отдачу в другую.
У «Пионеров» источниками тепла были, в частности, бортовые радиоизотопные генераторы: они вырабатывали электричество за счёт распада радиоактивного материала, а оставшаяся энергия превращалась в тепло. По мере работы зондов менялось и распределение этого тепла — например, часть электроэнергии переставала расходоваться внутри аппарата и в итоге тоже рассеивалась как тепло. Поэтому тепловая отдача могла действовать долго, хотя каждый отдельный толчок был ничтожен.
Маленькая сила на длинной дистанции
Гравитация Солнца и планет по-прежнему определяла движение аппаратов, но слабое направленное воздействие постепенно добавлялось к ней. За годы оно меняло скорость настолько, что расчётная траектория начинала расходиться с наблюдаемой. Это отклонение и стало известно как аномалия «Пионеров».
Разгадка оказалась не в неожиданном законе природы, а в трудном учёте теплового излучения самого зонда. Когда слабая сила действует непрерывно, её источник может быть почти незаметен в каждый момент — и всё же важен на многолетнем пути.
