Un grupo de científicos (Anderson, Lau, Turyshev,…) del Jet Propulsion Laboratory, JPL, de California, al estudiar en detalle los datos Doppler de las sondas Pioneer 10 y 11 que fueron lanzadas en 1972 y 1973, advirtieron como su trayectoria de alejamiento del sistema solar era una espiral, que no correspondía exactamente con la calculada. Esta anomalía fue posteriormente confirmada por otros científicos.
El cálculo de la órbita de una nave espacial debe tener en cuenta, además de las fuerzas debidas a los campos gravitatorios, otras fuerzas de origen no gravitatorio, tales como la presión del viento solar, posible existencia de polvo espacial o las fuerzas producidas por los generadores interiores de la nave. Usando los datos de las Pioneer 10 y 11, el grupo de científicos del JPL hizo un riguroso seguimiento de las trayectorias de las dos sondas. Ya a principios de los años ochenta, cuando la presión solar sobre estas naves era despreciable, identificaron una desviación en la trayectoria que atribuyeron a una posible fuerza no identificada, que mantenía una aparente aceleración adicional y constante hacia el Sol.
Las sondas Pioneer disponen de momento angular intrínseco, por lo que son como peonzas que se estabilizan por rotación sobre un eje, que no requieren de ningún reactor de gas para estabilizarse; y solo disponen del generador de plutonio principal, que había venido suministrando energía durante los mas de sus 30 años de existencia.
El grupo de científicos del JPL llegó a la conclusión de que existía una inexplicable aceleración anómala en las sondas, aunque del orden de una cien millonésima de centímetro por segundo al cuadrado. En el articulo: La investigación inconclusa para solucionar la anomalía de las Pioneer los autores de la investigación: John D. Anderson, Philip A. Laing, Eunice L. Lau, Michael Martin Nieto y Slava G. Turyshev (https://planetary.org 10 de Mayo de 2005) expresaban: Usando tanto el software de navegación del JPL como de la Corporación Aeroespacial (Aerospace Corporation), primero analizamos con detalle los datos desde enero de 1987 hasta julio de 1995. Durante ese intervalo, la Red del Espacio Profundo (Deep Space Network) había generado y entregado datos de radio Doppler reducidos a Anderson y Lau, por lo que estaban fácilmente disponibles. Luego de argumentos frecuentemente discutidos sobre posibles tecnicismos, concluimos que en realidad perduraba una aceleración sin modelar dirigida al Sol tanto para la Pioneer 10 y la Pioneer 11. Nuestra conclusión, después de que todos los sistemas habían sido tomados en cuenta, es que permanece una señal de aceleración anómala de aP = (8,74 ± 1,25) x 10 (-8) centímetros por segundo al cuadrado en dirección al Sol. Hacemos énfasis en 'conocida' porque debemos admitir que la causa más probable de este efecto es un tecnicismo aún no comprendido, probablemente generado por las naves mismas. Pero ni nosotros ni otros con la experiencia en ciencias espaciales y en naves espaciales han podido localizar este efecto. Hemos considerado escapes de gas, fuerzas de arrastre, propagación desigual de calor por la nave, retroceso provocado por las señales de radio enviadas a la Tierra, entre otras posibilidades. Hemos concluido que ha llegado la hora de investigar las consecuencias teóricas y experimentales que tal efecto, de ser real, implicaría.
Aunque se han sugerido unas cuantas explicaciones a esta anomalía, no ha sido identificado su verdadero origen. Es conocido el hecho de que la dinámica rotacional de las galaxias tampoco responde a la ley de la gravitación universal, con la exactitud deseada, por ello se concibieron distintas soluciones alternativas, especulándose con una posible Dinámica Newtoniana Modificada, MOND, como propuso hace años Mordehai Milgrom, en la que la fuerza gravitatoria modifica su ley a gran distancia. En lugar de decrecer inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, podría sólo disminuir conforme a la inversa de la distancia. Esta es una de las muchas soluciones propuestas para explicar también la desviación de las sondas.
Louis Friedman, de la Sociedad Planetaria, en el articulo titulado: ¿Que es una "nueva física"? (https://planetary.org 10 de mayo de 2005), al referirse a esta anomalía propone: Esto podría ser debido a una fuerza desconocida, que resultaría de una "nueva física…. Las sondas Pioneer podrían estar sugiriéndonos que algún profundo cambio, aunque muy sutil, es necesario hacer para corregir las leyes del movimiento conforme a como ahora las entendemos.
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