Enero 2006
Algo extraño está sucediendo a medida que las naves Pioneer 10 y Pioneer 11 se dirigen a los confines de nuestro sistema solar, se están decelerando misteriosamente. Los científicos aun no saben por qué las dos naves no se comportan como cabría esperar, sin embargo, la Sociedad Planetaria (The Planetary Society) ha entrado en la financiación del esfuerzo de analizar los aproximadamente 25 años de datos con la esperanza de resolver el misterio. Estamos satisfechos de informar que el Equipo de la Anomalía Pioneer ha recobrado la mayor parte de los datos y están listos para iniciar el análisis. Nuestro trabajo de investigación continúa y en este artículo, Slava Turyshev y Viktor Toth del Equipo de la Anomalía Pioneer nos informan de sus progresos.

Nuevos datos para el Equipo de la Anomalía Pioneer

Las naves Pioneer 10 y 11 lanzadas en 1972 y 1973 respectivamente, fueron los primeros objetos creados por el hombre en abandonar el Sistema Solar. Una serie de características únicas de estas naves las hacen excelentes para estudiar las pequeñas fuerzas que actúan sobre ellas. Estas características incluyen un diseño térmicamente “limpio” (las fuentes significativas de calor abordo, los generadores termoeléctricos de radioisótopos - radioisotope thermoelectric generators, RTGs – fueros situados alejados del cuerpo principal de la nave, en el extremo de largos mástiles), así como una estabilización de giro que reduce la necesidad de utilizar los impulsores para mantener el rumbo. Se tenía la esperanza de que una navegación tan precisa hiciera posible la utilización de las Pioneer en la búsqueda de un hipotético décimo planeta o para establecer límites más ajustados a una radiación gravitacional de baja frecuencia que llega al sistema solar de nuestro vecindario estelar.
En su lugar, hemos encontrado una aceleración casi constante en dirección aproximada al centro del sistema solar que ralentiza las naves cuando se mueven en dirección opuesta. La causa de esta aceleración es, de momento, desconocida. A este fenómeno se le conoce como la «Anomalía Pioneer».
La Sociedad Planetaria, utilizando el apoyo de sus miembros, está esponsorizando la recuperación de la información Doppler y de estatus de la nave, así como el análisis de dicha información.

Nuevos datos y objetivos para una nueva investigación

La primera investigación utilizó información de un periodo aproximado de 11.5 años de la nave Pioneer 10 y algo menos de 4 años de la Pioneer 11. Ahora podemos informar de la recuperación de un conjunto de datos mucho mayor. Pronto estará disponible para su análisis todo el conjunto de los 30 años de las misiones Pioneer 10 y 11. No se trata de un proceso sencillo, 30 años es mucho tiempo. Los desafíos son enormes, incluido tener que procesar datos en distintos formatos obsoletos que ya no son compatibles con los paquetes de software existentes y además, el hecho de que las personas realmente expertas ya no están disponibles. Sin embargo los formatos ya son comprensibles y se ha recogido toda la información. Disponemos de hasta 60 000 puntos de información que suponen 20 Giga bites de datos de la Pioneer 10 y 50 000 puntos, unos 15 Giga bites de la Pioneer 11. El proceso de recuperación de datos casi se ha completado y la información estará disponible para su procesamiento este año.
Desde los primeros análisis, los modelos de la Tierra han mejorado hasta el extremo de que conocemos las localizaciones de las estaciones receptoras de la Red de Espacio Profundo (Deep Space Network), con una precisión de 1 centímetro. Las órbitas planetarias también se conocen con mayor precisión. Con todo esto y con un conjunto aún mayor de datos Doppler, será posible determinar el movimiento de las naves Pioneer durante un periodo de tiempo mayor y con una mayor precisión.
Además de recobrar los datos Doppler, en un esfuerzo adicional, hemos logrado recuperar casi toda la telemetría originar de las misiones Pioneer 10/11. A medida que las naves viajaban a través del sistema solar, cada bit de información que transmitieron a la Tierra y que fue capturado por las antenas de la Red de Espacio Profundo, ha sido convertido a un formato denominado «Master Data Records (MDRs)» para un posterior procesamiento. Los MDRs combinan los datos de telemetría relativos al estado de funcionamiento de la nave y los resultados de mediciones científicas.
Normalmente los MDRs son sometidos a un procesamiento posterior que extrae por un lado la información científica que es enviada a los responsables de los experimentos y la información técnica por otro que es utilizada por el equipo de operaciones de la nave para guiarla. Después de todo este proceso la información de los MDRs no era de mucha utilidad y era archivada durante un periodo de 7 años tras los cuales debía destruirse.
Afortunadamente esto no sucedió en el caso de las misiones Pioneer. No sólo no fueron destruidas sino que a principios de los 90, en previsión de que el deterioro pudiera dejarlas inservibles, las cintas magnéticas originales fueron copiadas en un soporte magneto-óptico mucho más duradero. Desde entonces, los archivos (alrededor de 40 Giga bites) han sido copiados en ordenadores modernos y ya hemos desarrollado herramientas para extraer su información.
¿Por qué es esto importante? Una de las explicaciones más probables de la Anormalidad Pioneer es que ésta sea debida a un efecto “sistemático” de la propia nave. El culpable más probable es el calor radiado. Los RTGs producen casi 2.5 kilowatios de calor en total y sólo una pequeña porción emitida en la dirección adecuada puede ser suficiente para explicar la anormalidad. Estudios previos sugieren que este mecanismo no es suficiente para producir una aceleración con la magnitud adecuada, sin embargo con los MDRs a mano, estamos en disposición de comprender mejor el «inventario térmico» a bordo de la nave y de predecir cualquier aceleración debida a «efectos sistemáticos» con una mayor precisión.
Todo esto no se ha hecho nunca antes. Nunca se ha utilizado la telemetría de abordo para los cálculos de órbitas. Pisamos, por tanto, terreno desconocido. Sin embargo no tenemos nada que perder, en el peor de los casos, este análisis nos ayudara en el futuro a efectuar mejores predicciones de orbitas para naves. También es posible que el análisis confirme los resultados previos que indicaban que la explicación de «efecto sistemático» no es suficiente para explicar la anomalía, abriendo el camino a nuevas teorías físicas.
Nuestra estrategia para el análisis de la nueva información disponible puede resumirse así: En primer lugar, el estudio de los datos del inicio de la misión nos ayudará a determinar de forma categórica si la aceleración señala hacia la Tierra, hacia el Sol o hacia otra dirección. En segundo lugar esperamos averiguar cuándo comienza la anomalía o si está presente durante toda la misión. En tercer lugar esperamos ser capaces de determinar cómo esta aceleración anómala varía a lo largo del tiempo. En cuarto lugar compararemos los datos de las dos Pioneer para ver si podemos discernir cualquier diferencia notable en sus comportamientos. Por último utilizaremos los MDRs para desarrollar un mejor modelo de ingeniería de nave, haciendo uso, por ejemplo, de métodos de análisis de elementos finitos para comprender su comportamiento térmico.
En marzo de 2006, la Tierra estará por última vez en posición favorable para recibir señales de radio de la Pioneer 10. Es posible que, a pesar de la edad de su electrónica, del frío extremo del espacio profundo y de la disminución de la energía eléctrica a bordo, la Pioneer 10 aún sea capaz de transmitir. Se está investigando la posibilidad de que la Red de Espacio Profundo logre recibir alguna señal débil de la Pioneer 10, creando la vaga esperanza de que podamos tener más información que nos ayude en nuestra investigación del comportamiento enigmático de las Pioneer.