[論文レビュー] Special relativity may account for the spacecraft flyby anomalies

J. P. Mbelek|ArXiv.org|Sep 11, 2008

GNSS positioning and interference参考文献 1被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、特殊相対性理論——特に横方向ドップラー効果と相対論的速度加法——が、地球のスライス飛行中に観測された未解明の速度変化を説明できることを提案している。特殊相対性理論から実験的異常式を導出し、時間の遅れとドップラー効果がレンジ測定およびドップラー追跡データの両方を説明できることを示しており、新たな力や重力の修正を必要としない、従来の物理学的説明を提供する。

ABSTRACT

The empirical formula proposed by J. D. Anderson et al. [1] to reproduce the data on the Earth flyby anomalies is derived from special relativity (SR). The transverse Doppler shift together with the addition of velocities account for the Doppler data. Time dilation together with the addition of velocities account for the ranging data.

研究の動機と目的

• 地球周辺の宇宙船スライス飛行における未解明の速度変化を説明すること。
• 特殊相対性理論が追跡データから導かれた経験的異常式を説明できるかどうかを検証すること。
• 時間の遅れと相対論的速度加法がドップラー周波数変化とレンジ測定の両方を再現できることを示すこと。
• 以前未知の物理学に起因するとされた異常に対する従来の物理学的説明を提供すること。
• スライス飛行効果をモデル化する際の、以前の近似の修正と改善を行うこと。

提案手法

• 特殊相対性理論の原則、特に横方向ドップラー効果に基づいて、経験的異常式を導出する。
• 相対論的速度加法式を用いて、地球の回転フレームに対する宇宙船の運動をモデル化する。
• 特殊相対性理論における時間の遅れ効果を用いて、レンジ測定データの乖離を説明する。
• ドップラー効果と速度加法を組み合わせて、テレメトリデータにおける観測された周波数シフトを再現する。
• スライス飛行の幾何学的取り扱いを相対論的に精緻化することで、以前の近似を改善する。
• アンドリソンらがスライス飛行データにフィットさせるために用いた経験的式と照合して、モデルを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 特殊相対性理論は、宇宙船スライス飛行で観測された未解明の速度変化を説明できるか？
• RQ2 横方向ドップラー効果と相対論的速度加法は、経験的異常式を再現できるか？
• RQ3 特殊相対性理論における時間の遅れ効果は、スライス飛行中のレンジ測定データの乖離を説明できるか？
• RQ4 観測された異常は、新物理学ではなく既知の相対論的効果と整合的か？
• RQ5 改善された相対論的モデルは、観測されたドップラーおよびレンジ測定データとどの程度一致するか？

主な発見

• アンドリソンらが導いた経験的異常式は、特殊相対性理論の原則から導出可能である。
• 横方向ドップラー効果が、スライス飛行中の観測ドップラーデータを説明している。
• 時間の遅れと相対論的速度加法の組み合わせが、レンジ測定データの乖離を説明している。
• モデルは、以前の近似を改善し、相対論的計算の精度を向上させている。
• 異常を説明するために、新たな物理学的理論や重力の修正は必要ない。
• 結果から、異常は標準的な特殊相対性理論の効果と整合的であることが示唆される。