基于 Pioneer 10 和 11 的星际物质密度直接测量限度

Pioneer 10 和 11航天器具有卓越的深空导航能力。然而，其轨道重建的精度受到了限制，这些限制主要来自一种小的、异常的多普勒频率漂移，可解释为指向太阳的加速度$(8.74 \pm 1.33) \times 10^{-8} cm/s^2$。我们检讨了这种异常是否可能由航天器穿越星际介质所产生的阻力所致。尽管这种机制听起来很吸引人，但现有的Pioneer测距数据需要该介质具有意想不到的高质量密度才能实现此机制。此外，密度的大小必须在约20-70 AU的距离几乎保持不变。因此，看起来这种解释极不可能，甚至可以排除。尽管如此，测得的频率漂移本身就给出了一个直接测得的、模型无关的限度：\lessim 3 \times 10^{-19} g/cm^3，用于外围（约20-70 AU）太阳系中的星际粉尘质量密度。如果采用随距离变化的模型，则可给出更低的实验限度。例如，对于随距离成反比衰减的轴对称密度分布模型，可得到\lessim 6 \times 10^{-20} g/cm^3的限度。我们强调，所得限度是实验测得的、原位限度。一项调查该异常的任务将能够给出更好的密度限度，或甚至可能直接测量其数值。