[論文レビュー] Expected velocity anomaly for the Earth flyby of Juno spacecraft on October 9, 2013

Hans-Jürgen Busack|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2013

Astro and Planetary Science参考文献 15被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、2013年10月9日におけるジュノ惑星探査機の地球スライドバイに対して、バスァック経験的式を用いて約-7 mm/sの速度異常を予測している。これに対してアンドリューセン式は+6 mm/sを予測する。過去のスライドバイ、特にロゼッタのゼロ結果を踏まえて、競合するモデルの妥当性を検証し、新しい物理的効果またはソフトウェア誤りの可能性を評価する。

ABSTRACT

The so-called flyby anomaly is a yet unexplainable velocity jump measured at several Earth flybys of spacecraft. Known physical effects could be excluded as source of this anomaly. In order to model a possible new physical effect, empirical equations were proposed by Busack (2007) and Anderson et al. (2007), which gave quite good description of all measured anomalies. Some theories were suggested deriving the Anderson formula or a similar one. The recent two Earth flybys of the spacecraft Rosetta showed no measurable anomaly, although the Anderson formula predicted distinct effects for both flybys. The Busack formula predicted the null results, so the notion of a possibly correct formula or of an error of the older measuring software was supported. The forthcoming Earth flyby of Juno gives a good opportunity to decide this question or give rise to enhanced theory, because the orbit parameters are very similar to earlier flybys with notable effects. In this article, the flyby anomaly according to the Busack equation will be predicted to be about -7mm/s in contrast to the value after the Anderson equation and similar ones with distinct positive value of the order of +6mm/s.

研究の動機と目的

• 2013年10月9日におけるジュノ惑星探査機の地球スライドバイの速度異常を、バスァック経験的式を用いて予測すること。
• バスァックモデルの予測をアンドリューセン式の予測と比較し、モデルの妥当性を評価すること。
• 過去のスライドバイのデータに基づき、異常は新しい物理的効果によるものか、古い追跡ソフトウェアの誤りによるものかを評価すること。
• 以前のスライドバイで測定可能な異常を示した軌道に類似した軌道をとるジュノのスライドバイを、決定的テストケースとして活用すること。
• 将来的な観測データと予測を比較することで、スライドバイ異常発生の原因に関する長年の論争を解決すること。

提案手法

• バスァック経験的式を適用し、ジュノの地球スライドバイにおける期待される速度ジャンプを計算する。
• ジュノスライドバイの軌道パラメータを、既知の異常を示した以前のスライドバイと分析・比較する。
• 対照的なモデルとしてアンドリューセン式を用い、+6 mm/sの予測を生成する。
• ロゼッタの2回の地球スライドバイは、アンドリューセン式の予測とは異なり、測定可能な異常を示さなかったが、これに対してモデルの予測を検証する。
• バスァックモデルがロゼッタのゼロ結果と整合することから、その妥当性が支持される。
• モデルの予測と将来的な観測データの比較により、どちらのモデルが異常をよりよく記述しているかを特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バスァック経験的式によれば、2013年10月9日におけるジュノ惑星探査機の地球スライドバイの速度異常はどの程度か？
• RQ2 同じスライドバイについて、バスァックモデルの予測はアンドリューセン式の予測とどのように異なるか？
• RQ3 バスァックモデルは、ロゼッタのスライドバイで測定可能な異常が認められなかった現象を説明できるか？アンドリューセンモデルとは対照的である。
• RQ4 ジュノスライドバイは、スライドバイ異常に関する競合するモデルを決定的に検証するためのテストケースとなり得るか？
• RQ5 スライドバイ異常は、ロゼッタデータとのモデル整合性が示唆するように、新しい物理的効果によるものか、レガシーソフトウェアの誤りによるものか？

主な発見

• バスァック式は、ジュノスライドバイに対して約-7 mm/sの速度異常を予測しており、わずかだが測定可能な減速を示唆している。
• これに対して、アンドリューセン式および類似モデルは、約+6 mm/sの正の異常を予測しており、予期せぬ加速を示唆している。
• ロゼッタのスライドバイでは測定可能な異常が認められなかったが、これはバスァックモデルのゼロ効果の予測と整合しており、その妥当性を支持する。
• ジュノスライドバイは、以前の異常を示したスライドバイと類似した軌道をとるため、決定的テストケースと予想される。
• バスァックとアンドリューセンの予測の相違は、モデルの違いを明確に区別する、明確な実証的テストを提供する。
• ジュノスライドバイの結果は、どちらのモデルがより適切かを特定することで、長年のスライドバイ異常の謎を解明する可能性を秘めている。