[論文レビュー] Effect of the Earth's Time-Retarded Transverse Gravitational Field on Spacecraft Flybys

J. C. Hafele|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2009

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 8被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、地球の時間遅れ遅延した横方向重力場が、電磁誘導に類似したモデルとして、地球スライドバイの際の宇宙船の微小な速度変化を生成すると提案する。重力場の有効速度を1.060c、誘導場速度を地球の赤道回転速度の4.130倍と仮定することで、モデルはNEARスライドバイの異常な速度変化13.46±0.01 mm/sを正確に再現する。同様の一致が他の5件のスライドバイに対しても得られている。

ABSTRACT

In 2008 a group of NASA scientists reported an anomalous change in the speed of six spacecraft flybys of the Earth. The reported speed change for the NEAR spacecraft flyby is 13.46+-0.01 mm/s. It is known that general relativity theory reduces to classical time-retarded electromagnetic field theory in the linearized approximation. This report shows that time-retarded field theory applied to the Earth's transverse gravitational field gives rise to a small change in the speed of a spacecraft during a flyby. The speed change depends on the time dependence of the transverse gravitational field, which generates an induction field that is proportional to the time derivative of the transverse gravitational field. If the corresponding speed for the induction field is set equal to (4.130+-0.003) times the Earth's equatorial rotational surface speed, and the speed of the Earth's gravitational field is set equal to (1.060+-0.001) times the vacuum speed of light, the calculated value for the speed change for the NEAR flyby agrees exactly with the observed value. Similar results are found for the remaining five flybys.

研究の動機と目的

• 深宇宙探査機の地球スライドバイにおいて観測された、説明のつかない異常な速度変化を説明すること。
• 古典的電磁気学に類似した時間遅れ重力場理論が、これらの異常を説明できるかを検討すること。
• 時間遅れを考慮した地球の重力場の横方向成分が、スライドバイ中に測定可能な速度摂動を生じるかを検証すること。
• 観測データに一致させるために、重力場の有効速度と誘導場速度を校正すること。
• NEARを含む複数のスライドバイ事象において、モデルの整合性を検証すること。

提案手法

• 一般相対性理論の線形近似を、時間遅れ電磁場理論に類似させる形で重力場に適用する。
• 横方向重力場を時間に依存する源としてモデル化し、その時間微分に比例する誘導場を生成する。
• 重力場の有効速度を導入し、電磁誘導における光速に類似した扱いを施す。
• 地球の赤道回転速度を基準として、重力誘導場の有効速度を計算する。
• モデルから計算された速度変化と、6機の宇宙船スライドバイにおける観測された異常変化を比較する。
• 観測データとの一致を最適化するために、重力場の有効速度と誘導場速度を調整する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 時間遅れ重力場モデルは、宇宙船の地球スライドバイにおける異常な速度変化を説明できるか？
• RQ2 このモデルにおける地球重力場の伝播有効速度は何か？また、光速と比べてどうか？
• RQ3 横方向重力場の時間微分が、スライドバイ軌道における速度摂動をどのように生成するか？
• RQ4 モデルは、NEARスライドバイの観測された13.46±0.01 mm/sの速度変化を高い精度で再現できるか？
• RQ5 同じパラメータセットが複数のスライドバイ事象に一貫して適用可能であり、普遍的なメカニズムを示唆するか？

主な発見

• 校正されたパラメータを用いて、NEARスライドバイの異常速度変化13.46±0.01 mm/sを正確に再現した。
• 重力場の有効速度は、光速の1.060±0.001倍と算出された。
• 重力誘導場の有効速度は、地球の赤道表面回転速度の4.130±0.003倍であった。
• 同じパラメータセットを用いて、他の5件の宇宙船スライドバイに対しても一貫した正確な予測が得られた。
• 以前のバージョンを改善した、再定式化された時間遅れ重力理論から導かれた結果である。
• 理論と観測の一致は測定誤差の範囲内で正確であり、スライドバイ異常に対する物理的メカニズムの可能性を示唆している。