Одна из загадок физики – «аномалия «Пионеров», т.е. замедление полета двух космических аппаратов неизвестной силой.

NASA запустило «Пионер­10» в 1972 г., а «Пионер­11» в 1973 г., и они впервые передали четкие изображения Юпитера и Сатурна. Но уже в 1980 г., когда оба аппарата летели со скоростью около 43 тыс. км/час, астроном Джон Андерсон (John Anderson) из Лаборатории реактивного движения в Пасадине, штат Калифорния, заметил аномалию в телеметрических данных. Их анализ показал, что каждый год полет аппаратов замедлялся: они отставали от расчетного положения на 13 тыс. км.

Согласно первоначальной гипотезе, торможение вызвано утечкой газа или излучением тепла в аппаратах. Одни физики начали искать слабые места в законах Ньютона и в теории относительности, другие утверждали, что темное вещество может быть источником гравитации или тормозящей силы. Третьи считали, что скорость света понемногу возрастает, в результате чего нам кажется, что движение аппаратов замедляется: если скорость света увеличивается, то телеметрический сигнал доходит быстрее, и создается впечатление, что корабль находится ближе, чем на самом деле Андерсон и Майкл Ньето (Michael M. Nieto) из Лос­Ала­мосской национальной лаборатории заметили, что каждая из теорий предсказывает для аномальной силы разное направление. Если она направлена к Солнцу, то это может быть гравитация. Если к Земле, то аномалия связана со скоростью света. Если же вектор непонятного ускорения антипараллелен вектору скорости движения, то загадочная сила может оказаться силой торможения или же исследователи столкнулись с новыми свойствами инерции. Наконец, если он параллелен осям вращения аппаратов, то эта сила связана с ними самими.

Но чтобы определить направление силы, надо исследовать телеметрию «Пионеров» за тот период, когда они были ближе, чем в 20 астрономических единицах от Солнца (1 а. е. – расстояние от Земли до Солнца). Внутри этого пространства, простирающегося примерно до орбиты Урана, углы между Солнцем, Землей и летящими аппаратами еще достаточно велики. Однако до сих пор ученые преимущественно анализировали телеметрию с расстояния более 20 а. е. Последние пригодные для использования данные были переданы «Пионером­10» с расстояния 80 а. е. в 2002 г. Специалисты не спешат с детальным анализом данных с близких расстояний, поскольку считают, что давление излучения Солнца и маневры аппаратов вблизи планет могут затруднять выявление аномалий.

Однако Ньето и Андерсон настаивают, что можно учесть данные факторы и определить вектор аномальной силы, в особенности на траектории «Пионер­11» между Юпитером и Сатурном, где он двигался практически перпендикулярно Земле и Солнцу, так что любая сила, направленная к Солнцу или Земле, вызвала бы боковое смещение аппарата.

Предварительные оценки показывают, как считает Ньето, что аномалия проявилась еще на расстоянии 10 а. е. А поскольку телеметрия ранних стадий полета «Пионеров» сохранилась, то ее анализ может дать ценную информацию.

В частности, если загадочная сила направлена к Солнцу, то объяснить этот факт можно было бы отклонением от ньютоновской механики в рамках так называемой модифицированной ньютоновской динамики (MOND), идея которой вначале была предложена для объяснения того, почему вращающиеся галактики не разлетаются. Альтернативой наличию темного вещества на периферии галактик может быть модификация закона тяготения. Например, Мордехай Мильгром (Mordehai Milgrom) из Вейцмановского института в Реховоте (Израиль) предположил наличие дополнительного компонента гравитации, который становится заметным лишь на очень больших расстояниях. Так или иначе, модифицированная ньютоновская динамика стала сейчас одним из самых популярных объяснений этой проблемы. Якоб Бекенштейн (Jacob D. Bekenstein) из Еврейского университета в Иерусалиме применил релятивистскую теорию MOND к Солнечной системе и обнаружил, что «аномалия «Пионеров» довольно хорошо согласуется с теорией.