Las misiones espaciales Pioneer 10 y Pioneer 11, fueron lanzadas en la década de 1970 con el objetivo de explorar los confines del Sistema Solar. La Pioneer 10 el 2 de marzo de 1972, y la Pioneer 11 el 5 de abril de 1973. Las dos llevan placas con mensajes explicando su origen a una posible civilización extraterrestre, diseñadas por el famoso astrónomo Carl Sagan.

Ambas sondas no solo han proporcionado un caudal invaluable de datos científicos, sino que también han protagonizado uno de los enigmas más intrigantes de la exploración espacial: la denominada Anomalía de las Pioneer.

Este fenómeno, observado como una desviación inesperada en las aceleraciones de estas naves, mantuvo a la comunidad científica en vilo durante décadas.

La placa con el mensaje que llevan las Pioneer en su exterior
La placa con el mensaje que llevan las Pioneer en su exterior. Crédito: NASA / Dominio público / Wikimedia Commons

El misterio comenzó cuando ambas naves, tras superar las 20 unidades astronómicas (unos 3 mil millones de kilómetros) desde el Sol, empezaron a mostrar un comportamiento peculiar. Al analizar meticulosamente los datos de navegación, se descubrió que las Pioneer se estaban desacelerando ligeramente más de lo previsto. Esta desaceleración adicional, extremadamente pequeña y equivalente a una reducción de velocidad de 1 km/h cada diez años, se correspondía con una aceleración hacia el Sol de aproximadamente (8.74 ± 1.33) × 10-10 m/s2.

Por ello, la posición calculada de las Pioneer no coincidía con las mediciones basadas en el tiempo de retorno de las enviadas de vuelta desde las naves. Se encontraban unos miles de kilómetros más cerca del interior del Sistema Solar de lo que deberían. La distancia iba creciendo con el tiempo a medida que se hacían mediciones, lo que sugería que lo que fuera que estuviera causando la anomalía continuaba actuando sobre las naves.

La anomalía, identificada por primera vez en 1980 y seriamente investigada desde 1994, dio pie a numerosas teorías. Se barajaron explicaciones que iban desde errores en los datos hasta propuestas que implicaban una revisión de las leyes gravitacionales, e incluso la posibilidad de una nueva física o de efectos no convencionales de la gravedad fue seriamente considerada. Sin embargo, estos modelos enfrentaban la dificultad de no poder explicar de manera concluyente por qué las órbitas de los planetas exteriores del Sistema Solar no mostraban anomalías similares.

Trayectoria de las Pioneer y las Voyager
Trayectoria de las Pioneer y las Voyager. Crédito: NASA / JPL / Dominio público / Wikimedia Commons

A partir de 1998 surgió la hipótesis de que la causa podría residir en la presión de radiación anisotrópica, es decir, el efecto de la radiación térmica emitida por las naves de manera no uniforme. Las Pioneer, equipadas con generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG), solo podían disipar calor a través de la radiación térmica en el vacío del espacio. Si esta radiación se emitía predominantemente en una dirección, produciría una aceleración en la dirección opuesta debido al retroceso de los fotones térmicos.

La precisión en la medición de esta fuerza térmica requirió la recuperación y análisis de datos de telemetría históricos, así como la construcción de modelos térmicos detallados de las naves. Estas tareas, complejas y arduas, culminaron en 2012 con un estudio definitivo publicado por Slava Turyshev y colaboradores en la revista Physical Review Letters. Este trabajo demostró que, al considerar adecuadamente la fuerza de recoil térmico, no quedaba ninguna aceleración anómala significativa. En otras palabras, la anomalía podía explicarse completamente por la emisión térmica de las naves, sin necesidad de invocar nuevas leyes físicas.

La peculiaridad de la Anomalía de las Pioneer fue identificada gracias a que estas naves viajaban sin correcciones de curso adicionales, algo que no ocurre con muchas misiones espaciales posteriores, como las Voyager, que requieren frecuentes ajustes de actitud. Misiones más recientes, como Cassini y New Horizons, han aportado datos que respaldan la explicación térmica, aunque con diferentes grados de precisión y circunstancias operativas.

La Pioneer 11 y los anillos de Saturno, el 1 de septiembre de 1979
La Pioneer 11 y los anillos de Saturno, el 1 de septiembre de 1979. Crédito: Andrzej Mirecki / Dominio público / Wikimedia Commons

El esclarecimiento de la Anomalía de las Pioneer no solo reforzó nuestra confianza en las leyes físicas conocidas, sino que también puso de manifiesto la importancia de los detalles en la ingeniería y la interpretación de datos.

Las Pioneer han abandonado el Sistema Solar y se ha perdido el contacto con ambas, posiblemente debido al agotamiento de la fuente de energía que las impulsaba y a la enorme distancia a la que se encuentran. La última señal de la Pioneer 10 se recibió el 23 de enero de 2003 cuando se encontraba a 12000 millones de kilómetros de la Tierra dirigiéndose hacia la estrella Aldebarán, a la que debería llegar aproximadamente dentro de 1.690.000 años.

La última señal de la Pioneer 11 se recibió el 24 de noviembre de 1995. El 24 de junio de 2024 la nave se encontraba a 16900 millones de kilómetros de la Tierra viajando a unos 40000 kilómetros por hora en dirección a la constelación de Scutum. Por el camino, ha sido adelantada y sobrepasada por la sonda Voyager 1, que es el objeto de fabricación humana que hoy se encuentra a mayor distancia de la Tierra en el espacio profundo.


FUENTES

John D. Anderson, Philip A. Laing, et al., Study of the anomalous acceleration of Pioneer 10 and 11. Phys. Rev. D 65, 082004. doi.org/10.1103/PhysRevD.65.082004

Slava G. Turyshev, Viktor T. Toth, The Pioneer Anomaly. arXiv:1001.3686, doi.org/10.48550/arXiv.1001.3686

John D. Anderson, Philip A. Laing, Eunice L. Lau, et al., Indication, from Pioneer 10/11, Galileo, and Ulysses Data, of an Apparent Anomalous, Weak, Long-Range Acceleration. Phys. Rev. Lett. 81, 2858, doi.org/10.1103/PhysRevLett.81.2858

Wikipedia, Anomalía de las Pioneer


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