地球フライバイ・アノマリー
しかし、このときには高度およそ 300 km という低い軌道での接近であったため、上層大気での抵抗による減速で覆い隠され当初こうしたアノマリーは明確に認められなかった。 ところがその後、小惑星の探査を目指した NEARシューメーカー が1998年1月に行った地球スイングバイで 13.46 mm/s の大きな増大が観測され、このとき以来、地球フライバイ・アノマリーは現実の問題としてクローズアップされることになった。 さらに、欧州宇宙機関の彗星探査機ロゼッタの2005年3月のスイングバイでも 1.8 mm/s 程度の増大が見られたことが報告された。 説明のつかない食い違いはドップラー・データと同様に、探査機との電波の送受信の時間を精密に測定するレンジング・データでも認められ、何らかの見かけ上の誤りではない可能性が高まった。
一方で、1999年の土星探査機カッシーニによる地球スイングバイでは、接近時に行われたスラスター噴射の影響もありこの現象ははっきりせず、2001年の彗星探査機スターダストにおいても同様であった。 さらに2005年8月の水星探査機メッセンジャーの分析からはこうした有意な速度のズレはまったく認められなかった。 また、2007年11月と2009年11月のロゼッタによる地球スイングバイでも有意なズレは観測されなかった。 なお2006年現在、日本のはやぶさ等に関しての分析は報告されていない。
現在のところこうした食い違いが見つかっているのは地球に対するスイングバイにおいてのみである。 他の惑星や衛星で同様のことが起こっているかどうかは、観測精度やモデルの精度の問題があり明らかではない。
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 389 (1): L57–L60. doi:10.1111/j.1745-3933.2008.00523.x. (arXiv: 0806:4159)
↑ Alexander, Amir (2008年2月28日). “Planetary News: 2008 — Researchers investigate new cosmic mystery: The flyby anomaly”. The Planetary Society. 2009年11月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年1月26日閲覧。
↑ 探査機の軌道を、それと接する双曲線軌道に当てはめたとき、漸近的な進入・離脱赤緯をそれぞれ δi, δo とすると、この式は ΔV∞ / V∞ = K (cos δi − cos δo) と表される。 ただし左辺は双曲線無限遠点速度 (hyperbolic excess velocity) で表したアノマリーの割合である。 比例係数 K は、K ≈ 3.099 × 10 で、これは地球の自転角速度 ω と赤道半径 R とを用いて、 K = 2 ω R / c と表されるとされる。 ただし、c は光速度。
↑ Mbelek, Jean Paul (2008). “Special relativity may account for the spacecraft flyby anomalies”. (preprint). (arXiv: 0809.1888)
このフライバイ・アノマリーの原因について様々な可能性が検討され、また除外されてきた。 まず地球の上層大気による抵抗の影響については、探査機を減速する方向に働き、しかも多くの場合接近した高度では十分小さいので除外された。 潮汐によって海や地殻が変形することによってわずかな重力変化が生じるが、これも探査機に与える影響は十分に小さい。 地磁気の影響についても、それが探査機の速度にこれほどまで大きく作用するほど探査機が帯電したり磁気モーメントを持つことは考えられなかった。 その他、地球からの反射光による放射圧や太陽風の影響も小さく、通信電波の光子のスピンと探査機・地球の自転とによりドップラー偏移がわずかに影響を受けるという現象(スピン‐回転カップリング)でもないとされた。 地球の自転が時空を引きずる一般相対論的効果(慣性系の引きずり、frame-dragging) も検討されたが、やはりこの現象を説明できるほどの大きな影響があるとはみなされていない。
こうした既存の物理学によって考えうる様々な可能性が再検討されたものの、原因は明らかとならず、同時に未知の現象の可能性も含めた検討もなされてきた。