Credito d'immagine: NASA
In ecologia un pioniere è una "specie che si stabilisce in un ambiente precedentemente sterile". Tra gli esseri umani, i pionieri "si stabiliscono in territori sconosciuti o non reclamati". Tra gli astrofili, Pioneer è stato il nostro primo sforzo per sondare il sistema solare. Ma sembra che i gemelli pionieristici della NASA abbiano ora fatto meno progressi verso le stelle del previsto e la domanda è "Perché?".
Quando la NASA progetta, vengono fatte delle ipotesi sull'ambiente operativo dell'imbarcazione. Inizialmente, la NASA nutriva profonde preoccupazioni sull'invio delle due sonde Pioneer attraverso la cintura di asteroidi - dopotutto, a tutti quelli più grandi potevano unirsi molti più piccoli!
Nel frattempo la NASA deve pianificare una traiettoria di volo per portare l'imbarcazione dove sta andando. In base al percorso, al carico utile della missione e ad altri requisiti, è necessario fornire una spinta sufficiente per fornire l'ascensore necessario. Il grande fattore che influenza la spinta è la gravità: più hai, più spinta hai bisogno.
Una delle cose geniali di Pioneer 10 e 11 è stata la scelta della NASA di dotare la coppia di comunicazioni bidirezionali sensibili ai turni doppler. Sulla base dei cambiamenti di frequenza, la NASA potrebbe determinare la velocità delle imbarcazioni rispetto alle stazioni di ricezione sulla Terra. Utilizzando questi dati, la NASA potrebbe adattare i propulsori per mettere a punto le traiettorie delle sonde in base ai loro obiettivi. (Entrambi i velivoli volarono da Giove mentre Pioneer 11 fece un passaggio vicino a Saturno.)
Finché le sonde avevano carburante, i controllori di missione potevano regolare velocità e traiettorie. Ma una volta esaurito il carburante, la coppia non poteva fare altro che basarsi sull'inerzia e sul momento della fionda forniti da un Gigante del gas.
Fu durante il volo inerziale che iniziarono a manifestarsi anomalie nei movimenti delle due imbarcazioni. I turni Doppler mostrarono una decelerazione inaspettata appena fuori dall'orbita di Urano. A circa 20 distanze terra-sole (unità astronomiche - UA) la NASA iniziò a vedere uno "spostamento blu" nelle trasmissioni della sonda. La coppia ha continuato a "cantare il blues" superando in seguito l'orbita di Nettuno 10 UA. Oggi le sonde non hanno raggiunto la posizione prevista di una distanza maggiore della Terra dalla Luna ...
Le speculazioni sulla causa del cambiamento blu abbondano. Gli stessi Pioneer 10 e 11 sono stati a lungo esclusi come fonte. La maggior parte del pensiero cita un inaspettato aumento dell'attrazione gravitazionale verso il Sole. Quando si trasmettono segnali sulla Terra, i raggi elettromagnetici dell'imbarcazione “cadono” ulteriormente nel pozzo di gravità dei sistemi solari e quel pozzo è in qualche modo “più ripido” di quanto si pensasse. Oggi la coppia non è così lontana nel suo viaggio di andata come previsto.
La domanda è: "Qual è la fonte dell'inaspettato aumento di gravità che ha effetto sulle sonde?". Una risposta sta nella "materia oscura". Stranamente, un altro sta nell '"energia oscura" - la forza opposta alla gravità nell'Universo. Un terzo è nel dominio della "teoria delle stringhe" (due "brane" locali - l'equivalente delle "placche tettoniche" n-dimensionali locali - possono intersecarsi nel nostro sistema). Una teoria si riferisce alla "trazione posteriore-gravitazionale" (dal lato opposto del Sistema Solare di fronte a ciascuna sonda). C'è anche la possibilità che la coppia stia vivendo "Momenti quadrupolari solari" o venga rallentata da materiale inaspettato nella Cintura di Kuiper fuori da Urano.
Ma quando si tratta di risolvere gli autori, di solito possiamo seguire il consiglio dell'ispettore Louie del film Casablanca: "Radunare i soliti sospetti".
Entrambe le sonde sono ora a più di 70 UA al di fuori del Sole, ma sono ancora all'interno della fascia di Kuiper del sistema solare. Il loro modello di decelerazione suggerisce che la fonte dell'anomalia è diffusa e costante. In un documento del 15 marzo 2005 intitolato "Anomalia dei pionieri: attrazione gravitazionale dovuta alla cintura di Kuiper". Jose A. Diego e altri investigatori dell'Istituto di Astronomia dell'Università Nazionale Autonoma del Messico scrivono: “… all'inizio non è necessario invocare tutte le forze oscure dell'Universo, prova prima a spiegare questo fenomeno con il quotidiano, ogni giorno fisica e se ciò non bastasse, utilizzare macchinari pesanti ".
E la fisica di tutti i giorni? Perché la cintura di Kuiper ovviamente! Ma non esattamente la stessa vecchia cintura di Kuiper. Per Jose et al, la Cintura di Kuiper ora inizia circa 10 UA più vicino al Sole - appena fuori dall'orbita di Urano - e ha uno spessore di 1 UA. La fascia di Kuiper del team ha guadagnato massa quasi il doppio di quella terrestre - un po 'meno di dieci volte inizialmente proposta. Inoltre quella massa è distorta verso l'orbita di Urano. L'aumento della massa deriva dal fatto che le stime originali nella massa totale della fascia di Kuiper si basavano su piccole dimensioni di particolato. Includendo ghiacci di dimensioni maggiori - insieme ai gas nella sua composizione, il gruppo crede che si possa tenere conto di una massa sufficiente per spiegare perché le sonde hanno rallentato e spostato i segnali dei vettori.
Il team continua dicendo: "... è importante sottolineare che la cintura influenzerebbe anche l'orbita di Nettuno ...". In effetti, qualsiasi aumento di massa all'interno della Cintura di Kuiper causerebbe una spirale di Nettuno leggermente più vicina al Sole. Il team stima che il centro di massa del pianeta si sposterà di 1,62 chilometri con ogni rivoluzione completa di 164,8 anni terrestri.
"La distribuzione della densità radiale della massa necessaria per spiegare la costante accelerazione verso il Sole misurata dalle imbarcazioni spaziali Pioneer può essere spiegata da modelli di formazione del sistema solare". scrive la squadra. Per spiegare la maggiore concentrazione di massa attorno all'orbita di Urano, continuano descrivendo "un trasporto interiore di materiale" verso l'orbita di Urano nel tempo.
Un'altra potenziale fonte di imprevisti rallentamenti è la resistenza dell'imbarcazione causata da un flusso costante di particelle all'interno della cintura. In questo scenario, la Cintura di Kuiper avrebbe anche più materia di quanto si pensasse originariamente, ma quel materiale sarebbe distribuito uniformemente (per tenere conto della costante perdita vista nel momento di ciascuna sonda).
Qualunque sia la fonte ultima della decelerazione della sonda, non c'è da temere che - come i suoi primi tre predecessori - la coppia cambierà rotta e brucerà in qualsiasi atmosfera vicino a noi. Questi due pionieri sono ancora destinati a "stabilirsi in territori sconosciuti o non reclamati" come i primi emissari dell'umanità alle stelle.
Scritto da Jeff Barbour
