飞掠异常：飞过地球后，飞船莫名快了一点点

1990年12月。一艘叫「伽利略号」的NASA飞船俯冲向地球，从这颗行星身上偷走一点点速度，再把自己甩向木星。教科书级别的操作。一切都按计划进行，分毫不差。

然后，喷气推进实验室的导航员们坐下来，翻开追踪数据——有点不对劲。伽利略号离开地球时，比轨道力学允许的速度快了大约每秒3.92毫米（Anderson 等人，《物理评论快报》，2008）。这速度，差不多就是一只蜗牛爬行的快慢。而它，就所有人所知，是不可能存在的。

这一丝多出来的速度，如今有了名字：飞掠异常。三十多年来，它一直卡在「明显是程序出错」和「新物理的暗示」这两者之间的无人区，从没有人真正把它钉死。这是一个用毫米来丈量的谜。

我们到底测到了什么

「引力助推」，也就是俗称的「引力弹弓」，是航天里最家常的把戏之一。一艘探测器朝行星坠落，借走行星绕太阳运动的一点点动量，然后比来时更快地甩出去。工程师对这类相遇的把握精确得近乎离谱，因为底层的物理——牛顿的引力，加上爱因斯坦那些微小的修正——是人类验证得最彻底的科学之一。

所以当伽利略号「差了一截」时，它就显得格外扎眼。预测本该精准到那个份上。1990年那次飞掠之后，科学家回过头去，把其他几次地球飞掠的数据一遍遍梳理，寻找同样的指纹。2008年，由喷气推进实验室的约翰·D·安德森领衔的团队，把结果发表在了同行评审期刊《物理评论快报》上：一组谁也没下过订单的速度变化，呈现出清晰的规律（Anderson 等人，2008）。

数字都很小。但凑近看——因为有那么几个例子，直接冲出了追踪误差的范围（维基百科对已发表飞掠数据的汇总）：

• 伽利略号，1990年12月： +3.92 毫米/秒（比预测的快）
• 伽利略号，1992年12月： 约 −4.6 毫米/秒（这回反而慢了）
• NEAR，1998年1月： +13.46 毫米/秒，有记录以来最大的一次「干净」异常
• 卡西尼号，1999年8月： 大约 −2 毫米/秒
• 罗塞塔号，2005年3月： +1.82 毫米/秒

有两件事，让人没法挥挥手就把它当回事忽略掉。第一，这些是实打实的残差，躺在经过仔细校准的无线电追踪数据里，不是餐巾纸上随手算的。第二，NEAR那个13.46毫米/秒的数字，远远超出了它声称的不确定度（约 ±0.13 毫米/秒），「随机巧合」这种说法根本兜不住。那篇《物理评论快报》论文把地球飞掠异常称为「一种真实存在、内在于飞船追踪过程的效应」，同时承认：它的源头未知。

接下来是最吊人胃口的部分。安德森的团队注意到，这个异常似乎很在意几何：它有多大，是让探测器加速还是减速，竟然和飞船进出地球时所处的纬度对得上号。他们把这套规律凝练成一道公式——速度的相对变化量，取决于地球的自转速率、地球半径，以及进入角和飞出角余弦值之差（Anderson 等人，2008）。但有个要紧的前提：这道公式只能描述。它不过是照着旧数据描出来的一条曲线。它从来没说过为什么。

那个合不上的问号

谜团到这里，不但没变好，反而越来越糟。

如果飞掠异常真是一条自然法则，那么每一次几何条件凑齐时，它都该现身。可它偏偏不。

把后来的几次飞掠丢进现代的追踪手段、现代的引力模型里跑一遍，这效应基本就消失了。信使号2005年那次掠过地球，异常只有可怜的0.02毫米/秒。罗塞塔号2007年和2009年第二、第三次路过地球，也都没测出什么有意义的东西——哪怕安德森自己那道公式咬定它们「应该有」（多变量分析，arXiv 预印本，2017）。

然后，摊牌的时刻到了。2013年10月：NASA的朱诺号飞船在前往木星的途中掠过地球，所有人都知道要盯紧它。事前，物理学家斯蒂芬·阿德勒曾警告说，如果某些新物理的想法站得住脚，朱诺号应该会刷出一个约11.6毫米/秒的「大异常」。结果呢，朱诺号几乎严丝合缝地按着预测穿过了这次相遇。测出的异常与零一致，大约是 0 ± 0.8 毫米/秒（Universe Today 报道；ESA 火箭科学博客，2013）。这个安静的「零结果」，一举把好几个奇异的解释扫下了桌——包括那个令人毛骨悚然的设想：一团裹在地球周围的暗物质晕，正在拽扯每一艘路过的探测器。

于是真正的难题一分为二。为什么早期的飞掠——伽利略号和NEAR——抛出了能套进一道公式的干净异常？又为什么后来那些、按理说测得更准的飞掠，却什么都没抛出来？也许早期那些信号，不过是1990年代建模留下的幽灵，被更新的方法悄悄超度了。又也许，真有一种微妙的效应，只在近期飞掠从未碰上的条件下才会苏醒。无论是哪一种，这个案子，至今未结。

嫌疑名单

下面是几个主流解释，从乏味排到疯狂。没有一个被证实。其中好几个，已经被那些「零结果」结结实实地砸过了。

乏味但很可能那一派（不少专家偏向这边）。 最被看好的猜测是：早期那些异常压根就不是什么真物理，而只是建模和测量的伪影。研究者已经证明，给计算喂进一张过于粗糙的地球引力场地图，或者搞错了无线电信号到底是怎么穿过追踪网络的，就足以伪造出好几毫米每秒的速度误差（朱诺号飞掠分析，arXiv，2013）。阿德勒本人也不装糊涂。那些老异常「可能就是简单的仪器误差」，他对《Vice》这样说，还补了一句，他「并不相信这里头有真物理」（Vice，2020）。而异常随着追踪技术变锐利而逐渐褪去的方式，跟这套说法贴合得几乎太工整了。

微妙的已知物理那一派。 另一些研究者怀疑，罪魁祸首是某一小块已有物理被处理错了——比方说一个没被建模进去的相对论效应，像是参考系拖曳（地球的自转，字面意义上把它周围的时空扭了一圈），又或者是无线电信号的多普勒频移该怎么算时，被漏掉的某个细节。都是有意思的线索。但到目前为止，没有一个能干净利落地扣上每一次飞掠。

新物理那一派（明摆着是猜想）。 几位物理学家伸手够向了真正古怪的点子。里斯本大学的马里奥·皮涅罗抛出了一种「拓扑挠率流」——一种此前没人认得的力；而西班牙埃斯特雷马杜拉大学的路易斯·阿塞多，则在摆弄那些通过挠率来弯曲时空的广义相对论变体（Vice，2020）。他们的作者都坦白，这些不过是朝黑暗里探出的试探性一枪；而朱诺号那个平平无奇的结果，让其中最大胆的版本变得难以辩护了许多。

飞掠异常之所以是个如此过瘾的谜，恰恰在于它的诚实。没有模糊的照片。没有「朋友的朋友」讲的故事。只有几个数字，躺在整个航天史上记录得最一丝不苟的几本日志里——这些数字大多数都和理论吻合，唯独剩下顽固的那么几毫米每秒，到目前为止，拒绝被解释。答案，也许早就写在那几本日志里的某处。我们只是还读不懂它而已。

资料来源与延伸阅读

• Anderson, J. D., et al. (2008). "Anomalous Orbital-Energy Changes Observed during Spacecraft Flybys of Earth." Physical Review Letters 100, 091102. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2008PhRvL.100i1102A
• "Fly-by anomaly." 维基百科（已测速度变化数据表与各种解释）。https://en.wikipedia.org/wiki/Fly-by_anomaly
• Acedo, L., et al. (2017). "The flyby anomaly: A multivariate analysis approach"（预印本）。arXiv:1701.05735. https://arxiv.org/pdf/1701.05735
• "Expected velocity anomaly for the Earth flyby of Juno spacecraft on October 9, 2013"（预印本）。arXiv:1312.1139. https://arxiv.org/abs/1312.1139
• ESA 火箭科学博客 (2013). "Tonight's Juno flyby may help unravel a cosmic mystery." https://blogs.esa.int/rocketscience/2013/10/09/tonights-juno-flyby-may-help-unravel-a-cosmic-mystery/
• Universe Today. "Juno Isn't Exactly Where it's Supposed To Be. The Flyby Anomaly is Back." https://www.universetoday.com/articles/juno-isnt-exactly-supposed-flyby-anomaly-back-happen
• Vice (2020). "A Bizarre Spacecraft 'Flyby Anomaly' Has Been Baffling Scientists for 30 Years." https://www.vice.com/en/article/a-bizarre-spacecraft-flyby-anomaly-has-been-baffling-scientists-for-30-years/
• IFLScience. "Flyby Anomaly: The Unexplained Phenomenon Affecting Several NASA Spacecraft." https://www.iflscience.com/flyby-anomaly-the-unexplained-phenomenon-affecting-several-nasa-spacecraft-76014