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Das Rätsel der Pioneer-Anomalie ist gelöst

Die so genannte Pioneer-Anomalie gilt als eines der größten Rätsel im Bereich der Astrophysik. Dabei geht es um eine unerklärliche Verlangsamung der beiden Anfang der 1970er Jahre gestarteten Raumsonden Pioneer 10 und 11. Ein portugiesisches Forschungsteam hat das Rätsel jetzt offenbar gelöst.

Nachdem man die unerwarteten Daten der beiden Sonden erhalten hatte, wurde schnell die Theorie aufgestellt, dass die Wärmeemissionen der Sonden für die Verlangsamung verantwortlich sein müssen. Die bislang durchgeführten Berechnungen konnten aber nur zwei Drittel der gemessenen Abweichung erklären.

Ein Team um Frederico Francisco vom Instituto de Plasmas e Fusao Nuclear (Lissabon) benutzte ein altes Simulationsverfahren, das zusätzlich auch die Reflexionen der Infrarotstrahlung zwischen den verschiedenen Baugruppen der Sonde berücksichtigt. Damit konnte die komplette Verlangsamung erklärt werden.


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WebReporter: alphanova
Rubrik:   Wissenschaft
Schlagworte: Rätsel, Raumsonde, Astrophysik, Anomalie
Quelle: www.astropage.eu

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10 User-Kommentare Alle Kommentare öffnen

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06.04.2011 06:31 Uhr von alphanova
 
+27 | -3
 
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Ich weiß, geheimnisvolle Kräfte bei Raumsonden, die tief im Raum operieren lassen die Phantasie kräftig arbeiten *g*
Aber in diesem Fall war es wohl doch nichts Unbekanntes, sondern simple Physik.
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06.04.2011 08:05 Uhr von Jaegg
 
+9 | -7
 
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hmm: Ich habe jetzt zwar noch nicht die Quelle gelesen, aber wie zum Geier kann die Wärmeemission einer Sonde im freien Raum deren Geschwindigkeit drosseln? So Simpel klingt das für mich noch nicht. :D
Also mal ehrlich, wie kann sowas funktionieren?! Und wenn dann müssten sie doch iwann mal v gegen null erreichen oder nicht?

PS: Danke für die News, alphanova. ;-)
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06.04.2011 09:04 Uhr von B.B.Bloxxberg
 
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wow: klasse News, die wohl bei einigen Theoretikern hohe Wellen schlagen wird.

@Jaegg:
Photonen tragen einen Impuls, und wenn die Wärmestrahlung durch die Geometrie der Sonde nicht raumsymmetrisch emittiert wird, folgt durch Impulserhaltung eine (sehr kleine) Beschleunigung.
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06.04.2011 09:42 Uhr von K.T.M.
 
+5 | -0
 
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"Weil die Antenne sonnenwärts, in Richtung Erde ausgerichtet ist, würden Reflexionen von ihrer Rückseite zu einer Verlangsamung der Sonde führen." (aus der Quelle)

Kann mir jemand erklären warum das so ist?

(IR)-Strahlung trifft auf die Rückseite der Antennen. Dadurch wird eine zur Erde gerichteten Kraft erzeugt. Diese Kraft wirkt auf die Sonde bremsend. Soweit ist es mir klar. Jetzt kommt aber mein Verständnisproblem. Diese Strahlung, die reflektiert wird, wird doch vorher von den Bauteilen emittiert. Die Emission erfolgt in Richtung Erde, und führt doch zu einer Beschleunigung. So müssten doch im Endeffekt die Summe der Kräfte (Emission und Reflexion) gleich Null sein oder?
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06.04.2011 11:45 Uhr von Leeson
 
+1 | -0
 
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Das fehlt mir auch in der News Die Eigentemperatur ist schuld, schön aber warum?

Wenn das stimmt was in der Quelle steht,
könnte man einen Laser, der an einer Folie mit Schnüren befestigt ist, durchs All auf reisen schicken.
Der fliegt und fliegt und fliegt... bis die Batterien alle sind.
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06.04.2011 12:26 Uhr von kebab3000
 
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@ K.T.M: Der springende Punkt ist, dass die Emissionen und Reflektionen bedingt durch die Krümmung der Antenne nicht im Gleichgewicht sind, d.h. die beschleunigende Kraft ist immer stärker als die bremsende.

Gruß
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06.04.2011 12:54 Uhr von JesusSchmidt
 
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@B.B.Bloxxberg: ich habe damals in physik was anderes gelernt. für einen impuls braucht man doch masse und photonen haben keine masse. mag natürlich falsch gewesen sein. allerdings: WENN photonen eine masse haben, könnten sie auch beliebig beschleunigt werden. lichtgeschwindigkeit soll aber angeblich statisch sein.
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06.04.2011 13:32 Uhr von K.T.M.
 
+1 | -0
 
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@JesusSchmidt: Die Ruhemasse von Photonen ist 0 eV/c^2.

"...für einen impuls braucht man doch masse und photonen .... WENN photonen eine masse haben, könnten sie auch beliebig beschleunigt werden."

Photonen bewegen sich immer mit der Lichtgeschwindigkeit c. Aus E = mc^2 und E = hf folgt somit eine Masse des Photons von hf/c^2 und ein Impuls von hf/c. Somit kommt man z.B. bei einem Photon (rotes Licht mit Energie eines Photons von 1,655 eV) auf einem Impuls von rund 8,8*10^-28 kgm/s
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06.04.2011 14:50 Uhr von K.T.M.
 
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@kebab3000: "d.h. die beschleunigende Kraft ist immer stärker als die bremsende"
Das hätte dann aber bei dem oberen Beispiel keine bremsende Gesamtwirkung. Da die ursprüngliche Emission der warmen Bauteile stärker wäre als die bremsende Wirkung der Reflexion an der Antenne.
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06.04.2011 21:24 Uhr von B.B.Bloxxberg
 
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K.T.M. "So müssten doch im Endeffekt die Summe der Kräfte (Emission und Reflexion) gleich Null sein oder?"
Nicht ganz, wegen Impulserhaltung ist der Rückstoß bei der Emission eines Photons hf/c^2. Bei der Reflexion wird der Impuls aber nicht nur übertragen, sondern umgekehrt, ergibt also 2hf/c^2 in die Gegenrichtung. Ist es so verständlich?
Bei Absorption hätte man also in der Summe null, bei Reflexion nicht.

Und das mit dem Laser und der Folie im Vakuum würde funktionieren, da ja nach der Reflexion der Impuls des Lichts nich verschwindet und die Konstruktion daher wegen Impulserhaltung nicht still stehen kann.

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