Investigadores: «La sonda espacial Juno no está donde debería estar, y no es la primera vez»

Investigadores: «La sonda espacial Juno no está donde debería estar, y no es la primera vez»

Por CodigoOculto.com En la década de 1960, los científicos lograron desarrollar el método de asistencia por gravedad, en el que una nave espacial realizaría un sobrevuelo a un objeto en el universo para aumentar su velocidad. Muchas misiones notables han utilizado esta técnica, incluidas las misiones Pioneer, Voyager, Galileo, Cassini y New Horizons.

Sin embargo, en el transcurso de muchos de estos sobrevuelos, los científicos se han percatado de una anomalía en la que el aumento en la velocidad de la nave espacial no concuerda con los modelos orbitales.

A esto se le ha denominado «anomalía del sobrevuelo», que se ha mantenido en vigencia a pesar de décadas de estudio, y se ha resistido a todos los intentos previos de explicación.

Ahora, para tratar de explicar esto, un grupo de investigadores del Instituto Universitario de Matemáticas Multidisciplinarias de la Universidad Politécnica de Valencia han desarrollado un novedoso modelo orbital tomando como base las maniobras realizadas por la sonda Juno. Es decir, se ha intentado examinar las causas posibles de la llamada «anomalía del sobrevuelo» aplicándolo a la órbita

Juntos, examinaron las posibles causas de la llamada «anomalía del sobrevuelo» utilizando la órbita perijove de la sonda Juno.

Observando muchas de las órbitas de polo a polo realizadas Juno, no solo determinaron que también experimentó una anomalía, sino que ofrecieron una posible explicación para esto.

Para entender el proceso, tengamos en cuenta que la velocidad de una nave espacial se puede determinar midiendo el desplazamiento Doppler de las señales de radio desde la nave espacial a las antenas de la Deep Space Network (DSN) (Red de espacio profundo).

El misterio de Juno

En la década de 1970, cuando se lanzaron las sondas Pioneer 10 y 11 , mientras se encontraban en dirección a Júpiter y Saturno, antes de dirigirse hacia el borde del Sistema Solar, las sondas experimentaron algo extraño al pasar entre 20 a 70 UA (Urano al Cinturón de Kuiper) desde el sol.

Lo que lo investigadores no pudieron explicar es por qué las sondas se encontraban a 386.000 kilómetros (240,000 millas) más lejos de donde los modelos existentes predijeron que estarían.

Al no poder darse una explicación, se le denominó «Pioneer anomaly», y se convirtió en una tradición popular en la comunidad de la física espacial.

Cabe resaltar que es mismo fenómeno ha ocurrido muchas veces desde entonces con misiones posteriores.

Los investigadores se percataron de algo que podría resolver el misterio, cuando trataron de encajar toda la trayectoria de la nave espacial Galileo en su acercamiento a la Tierra el 8 de diciembre de 1990. Descubrieron que esto solo se puede hacer considerando que las partes entrantes y salientes de la trayectoria corresponden a velocidades asintóticas que difieren en 3.92 milímetros / segundo de lo que se espera en teoría.

«El efecto aparece tanto en los datos Doppler como en los datos de rango, por lo que no es una consecuencia de la técnica de medición. Más tarde, también se ha encontrado en varios sobrevuelos realizados nuevamente por Galileo en 1992, Cassini en 1999 o Rosetta y Messenger en 2005. La mayor discrepancia se encontró para el NEAR (alrededor de 13 mm / s) y esto se atribuye a la distancia muy cercana de 532 Km a la superficie de la Tierra en el perigeo».

Sonda espacial Juno

Sonda espacial Juno

Otro misterio es que, aunque en algunos casos la anomalía era clara, en otros se encontraba en el umbral de detectabilidad o simplemente estaba ausente, como fue el caso del sobrevuelo de Juno a la Tierra en octubre de 2013.

La ausencia de una explicación convincente ha llevado a varias explicaciones, que van desde la influencia de la materia oscura y los efectos de las mareas hasta las extensiones de la relatividad general y la existencia de una nueva física.

Sin embargo, ninguno de estos planteamientos ha logrado explicar las anomalías de sobrevuelo.

Para tratar de resolver el misterio, Acedo y sus colegas intentaron crear un modelo que se optimizó para la misión Juno en perijove, es decir, el punto en la órbita de la sonda donde está más cerca del centro de Júpiter. Como Acedo explicó:

Después de la llegada de Juno a Júpiter el 4 de julio de 2016, tuvimos la idea de desarrollar nuestro modelo orbital independiente para compararlo con las trayectorias ajustadas que el equipo JPL de la NASA estaba calculando. Después de todo, Juno estaba realizando sobrevuelos muy cerca de Júpiter porque la altitud sobre las nubes superiores (aproximadamente de 4000 kilómetros) es una pequeña fracción del radio del planeta. Entonces, esperábamos encontrar la anomalía aquí. Esto sería una adición interesante a nuestro conocimiento de este efecto porque demostraría que no solo es un problema particular con los sobrevuelos de la Tierra, sino que es universal”.

Su modelo tuvo en cuenta las fuerzas ejercidas por el Sol y por los satélites más grandes de Júpiter (Io, Europa, Ganimedes y Calisto) y también las contribuciones de los armónicos zonal conocidos.

También representaron los campos multipolares de Júpiter, que son el resultado de la forma oblata del planeta, ya que estos juegan un papel mucho más importante que las fuerzas desencadenadas cuando Juno alcanza el perijove.

Al final, determinaron que una anomalía también podría estar presente durante los sobrevuelos Juno de Júpiter. También notaron un componente radial significativo en esta anomalía, que decayó cuanto más lejos llegaba la sonda del centro de Júpiter.

Como Acedo explicó:

Nuestra conclusión es que una aceleración anómala también está actuando sobre la nave espacial Juno en las proximidades de la perijove (en este caso, la velocidad asintótica no es un concepto útil porque la trayectoria está cerrado). Esta aceleración es casi cien veces mayor que las aceleraciones anómalas típicas responsables de la anomalía en el caso de los sobrevuelos de la Tierra.”

También determinaron que esta anomalía parece depender de la relación entre la velocidad radial de la nave espacial y la velocidad de la luz, y que esto disminuye muy rápidamente a medida que cambia la altitud de la nave sobre las nubes de Júpiter.

Estas cuestiones no fueron predichas por la relatividad general, por lo que existe la posibilidad de que las anomalías de sobrevuelo sean el resultado de nuevos fenómenos gravitacionales, o tal vez, un efecto más convencional que se haya pasado por alto.

A pesar de las conclusiones dadas por los investigadores aún quedan muchas dudas.

«Se necesita más investigación porque el patrón de la anomalía parece muy complejo y una sola órbita (o una secuencia de órbitas similares como en el caso de Juno) no puede mapear todo el campo», dijo Acedo.

«Se requiere una misión específica, pero los recortes financieros y el limitado interés en la gravedad experimental pueden evitar que veamos esta misión en el futuro cercano».

Es un testimonio de las complejidades de la física que, incluso después de sesenta años de exploración espacial -y cien años desde que se propuso la relatividad general, todavía estamos perfeccionando nuestros modelos.

Es posible que algún día descubramos que no quedan misterios por resolver en el Universo.

El estudio científico ha sido publicado en arXiv.org

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