面向非专职任务的 Pioneer 异常测试方案探讨

Pioneer 10 和 11 航天器的多普勒跟踪数据显示出一个指向太阳内侧方向的未被建模的恒定加速度。为寻找该效应的常规解释，已有严格的努力，但截至撰写本文时尚未取得成功。因此，这一效应（常被称为 Pioneer 异常）正引起广泛关注。不幸的是，没有其他航天任务达到了长期导航精度，以对该效应进行独立测试。为填补这一空白，我们讨论了通过未来的航天任务对异常进行实验验证的策略。重点放在两种可行方案上：一种是利用前往太阳系外层的行星探索任务；另一种是将微型航天器作为母舰前往金星或木星任务期间的附带任务。该研究分析了 Pioneer 异常测试对这两种范式的系统和轨道设计的影响。结果发现，这两种范式都能够验证 Pioneer 异常并在 10% 的水平上确定其大小。此外，这些概念可以区分最可行的异常模型类别，包括中心力、射电信号的蓝移以及类似阻力的力。这些系统和任务设计的必要修改并未损害任务的行星探索目标。