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パイオニア・アノマリー () は、太陽系外に脱出した惑星探査機の実際の軌道と理論から予測される軌道との間に食い違いが見出された問題を示す。 1980年ごろにこの問題が明らかになって以来、その原因をめぐって単なるガス漏れから新しい力学理論までさまざまな可能性が検討されてきた。2011年には過去のデータの詳細な解析によって、探査機が搭載する原子力電池による非等方的な熱放射による可能性が高いことが発表された〔 (arXiv: 1107.2886 )〕。 現象名に「パイオニア」と付く理由はこの現象が惑星探査機パイオニア10号と11号で確認されたことにちなんでいる。 また「アノマリー」の代わりにパイオニア異常、パイオニア変則事象、パイオニア効果 (Pioneer effect)、パイオニア青方偏移 (Pioneer blue shift)、パイオニア減速問題といった名前で呼ばれることもある。 ==問題の概要== ジェット推進研究所 (JPL) のジョン・アンダーソン (John D. Anderson) がこの現象に最初に気づいたのは、太陽系の脱出速度を史上初めて獲得した探査機であるパイオニア10号に関してであった。 アンダーソンは1979年よりパイオニアが送信する電波のドップラー効果のデータから探査機の軌道を決定するモデルを作成していた。 その作業は、あわよくば探査機の動きから未知の天体を発見しようという野心的で極めて精密なものであった。 翌1980年になってアンダーソンは、パイオニア10号が太陽からの距離 20 au（天文単位）、すなわちおよそ天王星の軌道を越えたあたりより予測外の動きをしていることを見出した。 予測では探査機に及ぶ重力以外の最大の力である太陽光による放射圧は、この距離で太陽の反対側へと押しやる 4 × 10−10 m/s2 以下の加速度まで減少するはずであった。 しかしデータはこの放射圧の影響を打ち消して余りあるほどの減速（太陽系内側に向う相対的な加速）をしていることを示していた〔Turyshev and Toth (2010), §5.1.〕。 同様の現象はパイオニア11 号でも見つかり、1987年までには、この未知のズレはパイオニア10号・11号どちらの探査機に対してもおおよそ太陽に引き寄せられる向きのほぼ同じ大きさの弱い加速度として説明されることが見出された。 両探査機は太陽系からほとんど逆の方向へ向けて遠ざかっており、当初期待されたような未知の天体による重力とは考えにくかった。 この食い違いの原因を解明するために、銀河からの重力、探査機の姿勢制御によるガス噴射や予定外の「ガス漏れ」による推力、惑星の天体暦や地球の向き・歳差・章動の暦の値の誤り、搭載されていた原子力電池による偏った熱放射、通信による放射圧、さらに軌道分析プログラムの誤りまで、考えうるあらゆる可能性が検討されたが、原因は不明のままであった〔Turyshev and Toth (2010), §§5.3–6.〕。 こうした加速度が他の探査機でも見られるかを調べるために、木星探査機ガリレオや、太陽系の極軌道にあるユリシーズ探査機のデータの検討もなされた。 結果、太陽との距離が近く放射圧が大きいことなどから十分明確ではなかったものの、同様の食い違いの証拠が認められた。 この現象は簡単には解決できないものである可能性が高まったため、1995年から正式な調査が始まり、1998年にアンダーソンらによる論文が提出された〔 (arXiv: gr-qc/9808081 )〕。 以降、この不可解な現象は「パイオニア・アノマリー」として知られることとなった。 その後の詳細な検討では、この加速度 ''a''''P'' は太陽から 20 au 以上の距離で距離にほとんど依存せず、太陽の方向を向いたものとした場合 ''a''''P'' = (8.74±1.33) × 10−10 m/s2 となると見積もられた〔Anderson, Laing, Lau, ''et al.'' (2002), §X.〕〔Turyshev and Toth (2010), §5.2.〕。 これは非常に小さな値であり、地球上の重力加速度と比べるならその100億分の1ほどの大きさである。 しかしこうした加速が続いた場合、計算上の位置の予測とのずれは一年でおよそ 400 km、30年でおよそ 40万 km となる。 パイオニアと同様に太陽系の脱出軌道にある2つのヴォイジャー探査機は、パイオニアとは異なって3軸制御を用いており、日に何度も小さなガス噴射を行って安定な姿勢を保っていたため誤差が大きく、こうした小さな加速の効果を正確に測定するのは困難である。 土星探査機カッシーニも主として同様の3軸制御を行っており、今のところ確定的な帰結は導かれていない。 ただし、カッシーニは洗練された追跡装置を備えている上、巡航中の大部分はリアクションホイールによる安定化を行っていたため、今後そのデータを検証に用いることも期待できる〔Anderson, Laing, Lau, ''et al.'' (2002), §XII.〕〔Turyshev and Toth (2010), §6.7.〕。 なお、パイオニア11号は1995年を最後に、10号は2002年を最後にテレメトリー・データの交信を絶ち、現在もはや新しいデータは得られていない。 抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア（Wikipedia）』 ■ウィキペディアで「パイオニア・アノマリー」の詳細全文を読む スポンサード リンク
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