Por qué la nave Juno no está donde debería estar

Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia acaba de demostrar que también la sonda Juno, que actualmente explora Júpiter, está siendo afectada por la "anomalía de sobrevuelo". Y podrían haber hallado una solución al misterio.

Durante la pasada década de los 60, los científicos desarrollaron el vuelo por gravedad asistida, una de las maniobras más utilizadas hoy en el espacio y que consiste en utilizar la energía gravitatoria de un planeta o satélite para acelerar o frenar las sondas espaciales, modificando su trayectoria. Desde entonces, misiones de todo tipo han utilizado esta técnica, desde las Pioneer o las Voyager a la Galileo, Cassini o New Horizons.

A finales de los 70, sin embargo, los investigadores se dieron cuenta de que las Pioneer 10 y 11 no estaban donde debían estar. De hecho, se encontraban 386.000 km. más lejos de lo previsto. Lo mismo sucedió más tarde con numerosas misiones espaciales. Todas ellas, en efecto, parecían experimentar una especie de "anomalía" que las llevaba a incrementar su velocidad por encima de lo previsto en los modelos orbitales. Es decir, que aceleraban más de lo que debían sin un motivo aparente. Para colmo, la anomalía no se manifestaba siempre de la misma forma. Algunas veces resultaba evidente, otras era tan débil que apenas si podía detectarse y, en ocasiones, estaba ausente por completo.

La ausencia de una explicación convincente dio paso a todo tipo de especulaciones, desde una supuesta y desconocida influencia de la materia oscura sobre las naves a la existencia de toda una nueva física que se resiste a ser descubierta.

Hubo que esperar hasta los 90 para que investigadores del Jet Propulsion Labortatory (JPL) descubrieran que el extraño efecto estaba relacionado con las maniobras de gravedad asistida. El fenómeno fue bautizado como "anomalía de sobrevuelo" y hasta el momento, a pesar de de décadas de esfuerzo, nadie ha sido capaz de explicar por qué se produce. Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Interdisciplinar de Matemáticas de la Universidad Politécnica de Valencia podría, por fin, haber encontrado una solución. El trabajo acaba de aparecer en arxiv.org

Para su estudio, Luis Acedo, Pedro Piqueras y José Antonio Moraño desarrollaron un nuevo modelo orbital para el que se basaron en los puntos de máxima aproximación a Júpiter durante las órbitas de la sonda Juno alrededor del planeta gigante. De este modo, lograron descubrir no solo que la flamante sonda de la NASA también está siendo afectada por la anomalía, sino su posible solución.

"Tras la llegada de Juno a Júpiter el 4 de Julio de 2016 -ha explicado Acedo a la revista "Universe Today"- tuvimos la idea de desarrollar un modelo orbital independiente para comparar con las trayectorias que estaba calculando el equipo del JPL en la NASA. Después de todo, también Juno está llevando a cabo sobrevuelos cercanos sobre Júpiter, ya que la altitud sobre sus capas superiores de nubes (unos 4.000 km.) es apenas una pequeña fracción del radio del planeta. Por eso esperábamos encontrar allí la anomalía. Pensamos que eso supondría una adición interesante a nuestro conocimiento de este efecto, porque se demostraría que no se trata solo de un problema particular con los sobrevuelos de la Tierra, sino que es universal".

Fuerzas de marea

El nuevo modelo tuvo en cuenta también las fuerzas gravitatorias de marea ejercidas por el Sol y los mayores satélites de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes y Calisto) así como la contribución de los armónicos zonales conocidos. Al final, lograron determinar que, efectivamente, la anomalía también estaba presente durante los sobrevuelos de la Juno sobre Júpiter. Y notaron además que poseía una fuerte componente radial, una que se iba debilitando a medida que la nave se alejaba del centro del planeta.

En palabras de Acedo, "nuestra conclusión es que esta aceleración anómala también actúa sobre la sonda Juno cuando está más cerca de Júpiter. Y esa aceleración es por lo menos cien veces mayor que los típicos casos de aceleración anómala en sobrevuelos a la Tierra".

Los investigadores determinaron también que la intensidad de la anomalía parece depender de la relación entre la velocidad radial de la nave y la velocidad de la luz, y que disminuye muy rápidamente a medida que la altitud sobre Júpiter aumenta. Ninguno de estos efectos está predicho por la Relatividad General de Einstein, por lo que existe la posibilidad de que las anomalías de sobrevuelo dependan de nuevos y aún desconocidos fenómenos gravitacionales o, como mínimo, de algún efecto más convencional que se hubiera pasado por alto hasta ahora.

Para Acedo, sin embargo, la cuestión no está del todo resuelta: "Se necesita más investigación, porque los patrones que sigue la anomalía parecen ser muy complejos y una sola órbita, o una secuencia de órbitas similares, como es el caso de Juno, no bastan para hacernos una idea completa. Se necesitaría una misión especialmente dedicada al problema, pero los recortes presupuestarios y el limitado interés en el campo de la gravedad experimental hacen que esa misión no parezca probable en un futuro cercano".