Anomalías en sondas espaciales: el problema se complica

Misteriosamente, cinco naves espaciales que sobrevolaron alrededor de la Tierra mostraron inesperados aumentos en su velocidad

Todo comenzó en 1990, cuando la astronave Galileo realizó su sobrevuelo alrededor de la Tierra en su viaje hacia Júpiter (estos sobrevuelos son comunes en las sondas enviadas al espacio; se utilizan para aprovechar la fuerza de gravedad del planeta en cuestión - la Tierra, Júpiter, etc. - para acelerar la nave sin la necesidad de consumir más combustible).

Sonda Galileo © NASA

Fue entonces que, al rastrear sus señales para determinar trayectoria y velocidad, los científicos del JPL (Jet Propulsion Laboratory = Laboratorio de Propulsión a Chorro), detectaron que la sonda se estaba alejando a una velocidad ligeramente mayor que la prevista. La diferencia era en realidad muy pequeña, alrededor de una millonésima parte de la velocidad de la nave, pero los instrumentos pudieron establecerla claramente. Una fuerza misteriosa le había dado un diminuto pero inesperado empujón.

Nadie sabía lo que estaba sucediendo. Las posibilidades no eran muchas: o el JPL estaba malinterpretando los datos recibidos, o la nave había sido afectada por una fuerza cósmica desconocida para los científicos, o alguno de los parámetros establecidos por la ciencia actual estaban equivocados.

Ahora, un artículo escrito por John Anderson, un investigador retirado del JPL, y otros cuatro colegas, y que será publicado en el número del 7 de marzo de 2008 en la revista Physical Review Letters intentará acercar a los científicos a una solución para este misterio.

Inicialmente, los científicos del JPL dudaron de que el efecto fuera real y supusieron, en cambio, que la inconsistencia surgía de sus instrumentos. Pero a lo largo de los años siguientes y después de un exhaustivo estudio sobre los equipos y el procedimiento utilizado, no encontraron nada que pudiera explicar esa pequeña diferencia en la velocidad.

Dos años después, Galileo volvió a sobrevolar la Tierra en procura de asistencia gravitacional para su viaje, y los investigadores lo esperaban ansiosamente. Pero esta vez la nave pasó muy cerca de la superficie terrestre, apenas a unos 300 kilómetros sobre ella, y los efectos de la fricción atmosférica impidieron la detección de cualquier cambio minúsculo provocado por el propio sobrevuelo.

Sonda NEAR © NASA

Afortunadamente, en los años siguientes otras cuatro astronaves sobrevolaron la Tierra en busca de asistencia gravitacional: NEAR en 1998, Cassini en 1999, y Rosetta y MESSENGER en 2005.

Los datos de Cassini y MESSENGER resultaron ser inútiles, ya que la primera utilizó sus impulsores durante el sobrevuelo, y la última no mostró ningún cambio inesperado debido al suyo.

Pero los datos de Rosetta indicaron una anomalía similar a la de Galileo (confirmada por sus controladores europeos) y, aún mejor, los datos de NEAR mostraron un ejemplo más contundente del problema.

Esto hizo que los científicos se convencieran de que la anomalía se debía a un efecto real del sobrevuelo. Por otro lado, los cálculos de Anderson descartaron que fuera causado por un “arrastre de marco” previsto por la relatividad general, como se había sugerido. Pero entonces, ¿cuál era la causa?

Fue así que llegó un momento, según pensó Anderson, en el cual el asunto había estado sobrevolando al JPL durante años, y nadie había sido capaz de explicarlo”. Sin embargo, el problema no podía ser dejado de lado, ya que la acumulación de datos de otras astronaves lo había confirmado. “Era hora”, pensó, “de decir a la gente que había un problema con los sobrevuelos”. Si el JPL no podía resolverlo, quizás la comunidad científica mundial pudiera llegar a una conclusión.

Como primer paso, Anderson y sus colegas James K. Campbell, James F. Jordan, John E. Ekelund y Jordan Ellis, analizaron durante 18 meses todos los sobrevuelos a la Tierra.

Lograron así determinar que las desviaciones en los valores inicialmente esperados dependían de la diferencia en latitud (declinación) entre las trayectorias de entrada y salida de las astronaves durante el sobrevuelo. Cuanto mayor era la declinación, mayor era la diferencia después del sobrevuelo.

NEAR, por ejemplo, llegó casi en una latitud ecuatorial (20º sur), pero se alejó en una latitud cercana a la polar (72º sur). Según la hipótesis, esta mayor diferencia de declinación daría como resultado una fuerte anomalía, y así resultó ser el caso. La diferencia en su velocidad de alejamiento era de 13 milímetros por segundo, y si bien esto equivalía apenas a una millonésima de la velocidad total de la nave, la precisión de los instrumentos era de 0,1 milímetros por segundo, por lo cual pudo ser establecida claramente.

En cambio MESSENGER, que llegó y partió casi en una misma latitud (31º norte y 32º sur, respectivamente), debería haber sufrido un efecto minúsculo. Y de hecho, en su caso no se pudo detectar ninguna anomalía. Según explicó Anderson, “esta simetría casi perfecta dio como resultado un cambio muy pequeño en la velocidad, en contraste con los otros cinco casos”.

Sonda MESSENGER © NASA

Por supuesto, una fórmula matemática que pueda predecir el efecto no es lo mismo que explicarlo. Según admitió Anderson, “la fórmula no nos sugiere nada”, pero quizás algún otro científico pueda encontrar una explicación.

Anderson hace notar que esta “anomalía de sobrevuelo” es de alguna forma similar a la “anomalía Pioneer”, pero hay una diferencia importante. La primera afecta la velocidad de la astronave, mientras que la segunda disminuye su aceleración.

De todos modos, hay una similitud a tener en cuenta. “Las Pioneer”, dice Anderson, “al igual que todas las astronaves que sobrevolaron la Tierra, se encuentran en órbitas hiperbólicas”. No es una trayectoria muy común, ya que la amplia mayoría de las astronaves describe trayectorias parabólicas o elipsoidales. ¿Tendrá eso algo que ver? Por el momento, como reconoce Anderson, “me siento humilde y perplejo ante esto”.

Ante una pregunta realizada por Space.com, Anderson dijo que “quedaría muy sorprendido si se hubieran descubierto dos anomalías independientes; sospecho que están conectadas, aunque realmente no lo sé”.

El científico agrega que el hecho de que el efecto resulte más evidente cuanto mayor sea la asimetría con respecto al ecuador “sugiere que la anomalía está relacionada con la rotación de la Tierra”.

Pioneer 10, la primera anomalía © NASA