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Molte sonde spaziali usano i sorvoli di pianeti e lune per prendere slancio e percorrere lunghe distanze.
Questa tecnica si chiama fionda gravitazionale, o gravità assistita (gravity assist), ed utilizza la gravità di un corpo con una certa massa per alterare il percorso e la velocità di un veicolo spaziale.
Tuttavia, le variazioni effettive misurate dopo la manovra non coincidono mai perfettamente con i calcoli teorici.

Rappresentazione artistica del flyby della sonda dell'ESA Rosetta

Credit: ESA/C.Carreau

Molte sonde spaziali usano i sorvoli di pianeti e lune per prendere slancio e percorrere lunghe distanze.
Questa tecnica si chiama fionda gravitazionale, o gravità assistita (gravity assist), ed utilizza la gravità di un corpo con una certa massa per alterare il percorso e la velocità di un veicolo spaziale.
Tuttavia, le variazioni effettive misurate dopo la manovra non coincidono mai perfettamente con i calcoli teorici.

Ora, un ricercatore spagnolo ha ipotizzato che, dietro questo mistero, si nasconde l'influenza di un campo gravitomagnetico (ossia l'equivalente gravitazionale di un campo magnetico), anche se potrebbero intervenire altri fattori come la radiazione solare, le forze di marea, o addirittura effetti relativistici o la materia oscura.

Fin dagli inizi dell'esplorazione spaziale, molti veicoli sono andati in un'orbita iperbolica intorno a pianeti e lune, con l'obiettivo di sfruttare la loro energia gravitazionale per raggiungere il target finale. Ma durante questi flyby c'è sempre stata qualche piccola variazione non prevista.

Questa anomalia è stata rilevata con precisione solo nei sorvoli intorno alla Terra grazie a stazioni di monitoraggio come Robledo de Chabela (Madrid) della NASA o Cebreros (Ávila) dell'ESA.

La sonda Galileo sorvolò la Terra nel 1990 con un aumento inaspettato di 4 mm/s, analogamente successe nel 1992 con il secondo flyby e nel 1998 per la sonda NEAR con una velocità di 13 mm/s sopra stime.
Di nuovo accadde alla Cassini nel 1999 (-2 mm/s) e alle sonde MESSENGER e Rosetta nel 2005, con +0,02 mm/s e +1,82 mm/s rispettivamente.

Anche se queste misure non influenzano seriamente le traiettorie e sono apparentemente insignificanti, è molto importante chiarirne la causa, anche nell'ottica di programmare manovre di precisione.

Gli scienziati non hanno ancora trovato una spiegazione convincente del fenomeno anche se hanno presentato una serie di ipotesi, come dicevamo all'inizio, quali la forza della radiazione solare, oppure l'influenza dei campi magnetici o l'effetto delle forze di marea, o supposizioni più esotiche come l'esistenza di un alone di materia oscura intrappolato vicino alla Terra.

Luis Acedo Rodríguez, fisico dell'Università Politecnica di Valencia, ha presentato un'analisi basata su un campo gravitomagnetico circolante che seguirebbe i paralleli terrestri:
"la teoria generale della relatività di Einstein predice l'esistenza di un campo simile ma per i meridiani, confermato da esperimenti come Gravity Probe B", commenta il ricercatore (secondo la teoria, un corpo dotato di massa e rotante su se stesso "trascina" lievemente con sé lo spaziotempo che viene incurvato con la sua stessa massa. I dati del Gravity Probe B hanno dimostrato l'effetto trascinamento, o "Lense-Thirring").
"Se esisteva un campo di forza", spiega ancora Acedo, "i suoi effetti si sarebbero visti nelle orbite ellittiche delle sonde e sarebbero stati individuati da tempo con i satelliti geodinamici, come LAGEOS o LARES, ma non è questo il caso, ed è quindi improbabile che un campo di questo tipo faccia luce su tale mistero senza sconvolgere seriamente la nostra comprensione della gravità della Terra".

Nel frattempo, le sonde spaziali continuano a sfidare gli scienziati ad ogni flyby.
Uno degli ultimi è stato quello della navicella Juno nel mese di ottobre 2013, dalla Terra in rotta verso Giove. La NASA non ha ancora pubblicato i dati di questo viaggio ma tutto indica che la sua velocità, mentre sorvolava il nostro pianeta, ancora una volta differiva dalle stime.

The flyby anomaly: A case for strong gravitomagnetism? [abstract]

In the last two decades an anomalous variation in the asymptotic velocity of spacecraft performing a flyby manoeuvre around Earth has been discovered through careful Doppler tracking and orbital analysis. No viable hypothesis for a conventional explanation of this effect has been proposed and its origin remains unexplained. In this paper we discuss a strong transversal component of the gravitomagnetic field as a possible source of the flyby anomaly. We show that the perturbations induced by such a field could fit the anomalies both in sign and order of magnitude. But, although the secular contributions to the Gravity Probe B experimental results and the Lense–Thirring effect in geodynamics satellites can be made null, the detailed orbital evolution is easily in conflict with such an enhanced gravitomagnetic effect.


Riferimenti:
http://phys.org/news/2014-09-anomaly-satellite-flybys-confounds-scientists.html

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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