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L'accélération anormale de Pioneer 10



  1. #1
    FabienSabinet

    L'accélération anormale de Pioneer 10


    ------

    Bonjour à tous, voici une petite étude de l'accélération anormale de Pioneer 10 que je voudrais partager avec vous :

    I - Comment avons-nous découvert la décélération anormale de 8.10−10 m/s²?

    Lors de la mission Pionner 10, une station au sol envoyait un signal radio de fréquence ft, puis la sonde le renvoyait de manière synchrone et une station au sol le recevait à la fréquence fr.

    Avec le décalage Doppler du signal radio, JPL (le Jet Propulsion Lab) était en mesure de calculer très précisément la vitesse de la sonde, et avec l'évolution de la vitesse ils pouvaient calculer l'accélération, qui était plus précisément une décélération puisque la sonde était attirée par l'ensemble du système solaire.

    Avec cette attraction, selon la loi universelle de la gravitation et les positions bien connues du Soleil, des planètes et leurs masses, ils pouvaient calculer très précisément la distance qui nous séparait de la sonde.

    Le problème est qu’une seconde plus tard, la vitesse de la sonde aurait dû décélérer exactement de l’attraction de gravité qu’ils venaient de calculer, mais non, elle avait décéléré un peu plus, d'environ 8,7.10−10 m / s², et même si c'est vraiment un tout petit peu plus, ce n'était pas normal.

    II - Comment JPL calculait la vitesse avec les données Doppler?

    Les formules complexes utilisées par JPL prennent en compte presque tout, et à la fin même plus... Ici, je me concentre uniquement sur la formule impliquée dans le phénomène, et pour le moment je ne tiens même pas compte du mouvement de la Terre (qui est en quelque sorte particulier car il s'équilibre sur le long terme, évoluant entre +30 km .s-1 et -30 km.s-1).

    Donc, selon la formule de décalage Doppler, avec v la vitesse de la sonde et fr la fréquence émise par la station au sol, la fréquence fp reçue par Pioneer 10 est égale à:



    Puis, renvoyée de manière synchrone à la station au sol, la fréquence fr reçue est:



    Donc le voyage aller-retour entier est donné par:



    Et on en déduit la vitesse v de la sonde:



    III - Verification des formules utilisées par JPL au retour du signal:

    Si la formule de retour est la même que celle de l'aller, cela reviendrait donc à dire que la sonde stationnaire envoie le signal à la Terre qui s'éloigne avec la vitesse de v (et d'une certaine manière ce pourrait être le point de vue légitime de Pioneer 10). La fréquence fr reçue par la station au sol après l’aller-retour serait donc:



    Mais JPL calculerait toujours la vitesse avec (4), donc:



    Ce qui peut être simplifié sans dépendre de la fréquence initiale émise par:



    IV - Calcul de l'attraction du système solaire:

    Le système solaire attire la sonde selon la loi de gravitation universelle avec toutes ses masses M et la distance d de la sonde:



    Ainsi, chaque seconde, la vitesse réelle ralentie à v - a et la vitesse calculé par JPL en change pour:



    Dans un premier temps JPL observait simplement la décélération avec vjpl - vjpl2 qui est égal à (7) - (9) et en déduisait la distance entre Pioneer 10 et le barycentre solaire avec la gravité. Ensuite, chaque seconde suivante les deux valeurs, le changement de vitesse et la gravité auraient dû commencer à correspondre toutes les secondes.

    Mais l’attraction trouvée avec la variation de vitesse chaque seconde était toujours supérieure à l’attraction de gravité... Et l’une des premières fois qu'ils étudièrent précisément cette accélération anormale, début 1979, lorsque la distance de la sonde était de 2 639 951 413 000 m et de sa vitesse 13 748,9869 ms-1 (source NASA Horizon) ils ont trouvé dans la variation de la vitesse une décélération de 8,74.10−10 m/s² supérieure par rapport à la gravité à cette distance.

    Et si JPL a commis une erreur en utilisant (2) au lieu de (1) lors du retour du signal, alors l’erreur est exactement égale à:

    (7) - (9) - (8)

    En faisant le calcul (merci à Wolfram!) Nous trouvons:



    Ce qui est presque exactement ce que JPL a trouvé à l'époque...

    V - Différence décroissante

    Maintenant, si nous changeons pour la vitesse et la distance de presque deux mois plus tard, par exemple le 21 février 1979 avec v = 13729.7344 ms-1 et d = 2 701 676 943 000, nous trouvons maintenant une anomalie de seulement 8.32453.10-10 m/s²

    Et plus de deux ans et demi plus tard le 10 octobre 1981, v = 13 360,8107 ms-1, d = 3 827 209 369 000 et nous trouvons moins de la moitié de ce que nous ajoutons au début: 4.08073.10 -10 m/s²

    La différence entre la variation de vitesse et la gravitation diminue de façon exponentielle:



    Mais ils ont naturellement pensé que ce décalage d'origine inconnue devrait être constant autour de 8.7.10-10 m/s². Et cela se comprend, en l’absence totale d’explication sur l’origine d’un phénomène constaté précisément à une certaine date, nous sommes enclins à penser que ce sera exactement la même valeur plus tard, puisqu'il s'agit à priori du "même phénomène".

    C'est ainsi qu'à partir de ce moment, ils ont commencé à chercher littéralement ce décalage exact de 8.7.10-10 m/s² dans tous les calculs ultérieurs. Mais l'anomalie était de moins en moins importante en réalité. C’est un cas assez exemplaire de l’effet expérimentateur, dans lequel un scientifique fait tendre ses résultats expérimentaux vers le résultat qu’il cherche.

    VI - Mouvement de la Terre

    Maintenant il est important de rappeler que le voyage aller du signal, de la Terre à la sonde, est potentiellement influencée par la vitesse de la Terre autour du Soleil de -30 km.s-1 à + 30 km.s-1 en fonction de la période de l'année. Et voici la variation annuelle bien identifiée du décalage Doppler due au mouvement de la Terre:



    Même si la variation s'équilibre en moyenne de -30 km.s-1 à +30 km.s-1, je ne suis pas sûr de bien comprendre pourquoi elle n'a pas été considérée comme une anomalie à l'époque...

    -----
    Dernière modification par FabienSabinet ; 28/03/2019 à 05h54.
    Comme on est pas immortel, s'ennuyer c'est attendre de mourir.

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  3. #2
    azizovsky

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    Citation Envoyé par FabienSabinet Voir le message
    I - Comment avons-nous découvert la décélération anormale de 8.10−10 m/s²?

    fr.




    II - Comment JPL calculait la vitesse avec les données Doppler?





    Puis, renvoyée de manière synchrone à la station au sol, la fréquence fr reçue est:






    Et on en déduit la vitesse v de la sonde:



    III - Verification des formules utilisées par JPL au retour du signal:





    Mais JPL calculerait toujours la vitesse avec (4), donc:







    IV - Calcul de l'attraction du système solaire:




    Ainsi, chaque seconde, la vitesse réelle ralentie à v - a et la vitesse calculé par JPL en change pour:


    (7) - (9) - (8)

    V - Différence décroissante.
    Bonjour, je ne vois pas où tu'as utiliser (1) au lieu de (2) , en plus tu'as utilisé v(1,jpl)-v(2,jpl)-GM/d² [leurs calculs pour trouver 8,7...10^(-10) m/s² ]!!!
    Dernière modification par azizovsky ; 28/03/2019 à 18h00.

  4. #3
    azizovsky

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    J'ai relis pour comprendre, relations: (1) et (2) ==> (4)

    (1) et (2')* ==> (5) , (5) dans (4) ??? c'est comme utilisé 1 et 2 et 2' .....(rapprochement et éloignement en même temps...)


    *ton hypothèse (éloignement de deux côtés ....)

    la notation v(jpl) est mal choisie , je croyais que c'est leur calculs....
    Dernière modification par azizovsky ; 28/03/2019 à 19h13.

  5. #4
    azizovsky

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    D'après wiki, cette accélération est constante..., donc valeur numérique 'accidentelle' ou choisie ou .....

  6. #5
    FabienSabinet

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    en fait c'est (1) à l'aller et (1) au retour ce qui donne ==> (5)

    Et si (5) est la bonne méthode de calcul alors (5) donne la véritable fréquence reçue par rapport à la vitesse réelle de la sonde.

    En mettant (5) dans (4) on obtient donc (6) qui donne la vitesse (fausse) que calcule JPL en fonction de la vitesse réelle (et ça ne dépend plus des fréquences d'ailleurs).

    Et avec cette variation de vitesse "fausse" JPL trouve début 1979 une accélération supérieure de 8.7.10-10 m/s² par rapport l'attraction du système solaire. C'est l'anomalie, à cause d'une mauvaise formule donc apparemment puisque (7) - (9) - (8) donne exactement cette valeur.
    Comme on est pas immortel, s'ennuyer c'est attendre de mourir.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    azizovsky

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    Citation Envoyé par FabienSabinet Voir le message
    (et ça ne dépend plus des fréquences d'ailleurs).
    un peu de bon sens physique nous dit que c'est , la formule (7) s'écrit :









    on peu calculer la fréquence directement à partir de l'accélération, mais il faut une formule qui n'existe pas dans les manuels scolaires .

    PS: ce n'est pas possible que les physiciens de JPL injectent la formule (5) dans (4) ?????
    Dernière modification par azizovsky ; 29/03/2019 à 10h52.

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  10. #7
    azizovsky

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    il y'a des fautes de calculs , mais ça ne change pas le but ...
    Dernière modification par azizovsky ; 29/03/2019 à 10h56.

  11. #8
    FabienSabinet

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    Attention, (7) donne la vitesse que trouve JPL Vjpl en fonction de la vitesse réelle, les 2 v ne sont pas les mêmes.
    Comme on est pas immortel, s'ennuyer c'est attendre de mourir.

  12. #9
    azizovsky

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    La formule (4) : v=h(fréquence émit, f reçue), la vitesse en fonction des fréquences et on remplace les fréquences par leurs valeurs mesurés ..., c'est quoi cette vitesse v(jpl) d'où elle sort ? (des formules d'avant non ).

    ps: je commence à rien comprendre ...
    Dernière modification par azizovsky ; 29/03/2019 à 12h05.

  13. #10
    pm42

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    Citation Envoyé par azizovsky Voir le message
    ps: je commence à rien comprendre ...
    Ce que j'ai compris : d'après le primo-posteur le JPL s'est trompé dans ses calculs, lui a trouvé l'erreur et on ne parle pas de l'explication de l'anomalie...
    Apparemment, vu que différentes équipes indépendantes ont tout vérifié, j'ai un peu de mal à voir où va ce fil mais bon...

  14. #11
    azizovsky

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    Citation Envoyé par pm42 Voir le message
    j'ai un peu de mal à voir où va ce fil mais bon...
    Directement au mur , sans ''ri(gol)(can)er'', il y'a des moment où on déraye, il faut de la patience ( d'un forumeur non d'un spécialiste 'endoctriner' ).... , enfin, une coïncidence numérique ...

  15. #12
    FabienSabinet

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    comme je le disais (6) donne la vitesse (fausse) que calcule JPL (donc Vjpl) en fonction de la vitesse réelle (et dans (7) on l'a simplifié et ça ne dépend plus des fréquences)
    Comme on est pas immortel, s'ennuyer c'est attendre de mourir.

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  17. #13
    azizovsky

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    Question simple, à quoi va servir l'envoie et la réception des ondes si la vitesse ne dépend pas des fréquences ? (ou comment la savoir sans un intermédiaire ''fréquences d'ondes'' entre la terre et la sonde).

  18. #14
    FabienSabinet

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    Dans la formule qui donne la vitesse que trouve JPL en fonction de la vitesse réelle la fréquence n'intervient pas, mais l'envoie et la réception des ondes puis l'analyse du décalage Doppler va nous informer sur la vitesse de la sonde.

    Avec les formules (mauvaises) qu'a utilisé JPL (4) il vont trouver une certaine vitesse (Vjpl) et avec les bonne formule (5) on va trouver la vitesse réelle. En combinant les deux on peut trouver la vitesse (fausse) que calcule JPL en fonction de la vitesse réelle (simple opération mathématique).

    Enfin en comparant la variation de la vitesse JPL avec la gravitation on trouve exactement l'anomalie que JPL a déclaré début 1979. Alors bon, soit c'est une coincidence, ce qui est toujours possible, on en a vu de pire (mais un peu étonnante quand même car pour tomber précisément sur 0,000000000874 il faut le faire quand même...) ou bien ils ont en effet utilisé des mauvaises formules et les bonnes sont celle que j'ai utilisé.
    Comme on est pas immortel, s'ennuyer c'est attendre de mourir.

  19. #15
    mh34

    Re : L'accélération anormale de Pioneer 10

    Contournement d'une décision de modération, et théorie personnelle.

    Fermeture. Merci de bien vouloir tenir compte de cet avertissement, ce sera le dernier.

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