[论文解读] 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 7

一句话总结

本文使用Busack经验公式预测了2013年10月9日朱诺号飞越地球时的速度异常约为-7 mm/s，与Anderson公式的+6 mm/s预测形成对比。该研究结合此前飞越任务的结果，特别是罗塞塔号的零结果，评估了竞争模型的有效性，并探讨了是否存在新物理效应或旧版跟踪软件错误的可能性。

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.

研究动机与目标

• 使用Busack经验公式预测朱诺号于2013年10月9日地球飞越任务的预期速度异常。
• 将Busack模型的预测与Anderson公式的预测进行比较，以评估模型的有效性。
• 基于先前飞越任务的数据，评估该异常是否源于新的物理效应或旧版跟踪软件中的错误。
• 鉴于其轨道与此前出现可观测异常的飞越任务相似，将朱诺号飞越任务作为关键测试案例。
• 通过将预测结果与未来观测数据对比，解决关于飞越异常起源的持续争议。

提出的方法

• 应用Busack经验公式计算朱诺号飞越地球时预期的速度跃迁。
• 分析并比较朱诺号飞越任务的轨道参数与此前已知异常的飞越任务的轨道参数。
• 使用Anderson公式作为对比模型，生成+6 mm/s的相反预测。
• 结合罗塞塔号两次地球飞越任务的结果评估模型预测，这些任务虽符合Anderson公式的预测，但未观测到可测量的异常。
• Busack模型与罗塞塔号零结果的一致性支持其潜在有效性。
• 未来观测数据与模型预测的对比将决定哪一模型更能准确描述该异常。

实验结果

研究问题

• RQ1 根据Busack经验公式，朱诺号于2013年10月9日地球飞越任务的预测速度异常是多少？
• RQ2 Busack模型对同一飞越任务的预测与Anderson公式预测相比如何？
• RQ3 Busack模型能否解释罗塞塔号飞越任务中未观测到可测量异常的现象，而Anderson模型则不能？
• RQ4 朱诺号飞越任务是否能作为区分竞争飞越异常模型的决定性测试？
• RQ5 根据模型与罗塞塔号数据的一致性，飞越异常是源于新的物理效应，还是旧版跟踪软件中的错误？

主要发现

• Busack公式预测朱诺号飞越任务的速度异常约为-7 mm/s，表明存在轻微但可测量的减速。
• 相比之下，Anderson公式及其他类似模型预测的异常为+6 mm/s左右，表明存在意外的加速。
• 罗塞塔号飞越任务未观测到可测量异常，与Busack模型预测的零效应一致，支持其有效性。
• 由于其轨道与早期出现异常的飞越任务相似，朱诺号飞越任务有望成为关键测试案例。
• Busack与Anderson预测之间的差异为区分模型或识别过去测量中软件相关错误提供了明确的实证检验。
• 朱诺号飞越任务的结果可能通过支持某一模型而非另一模型，从而解决飞越异常长期存在的谜团。