Missión Cassini-Huygens

Concepción artística del experimento

Un experimento realizado por científicos italianos utilizando datos de la astronave Cassini de la NASA, que se encuentra actualmente en ruta a Saturno, confirma la teoría de la relatividad general de Einstein con una precisión que es 50 veces mayor que la de mediciones previas.

Los hallazgos aparecen en el número del 25 de septiembre de la revista Nature. Forman parte de una colaboración científica entre la NASA y la Agencia Espacial Italiana. El experimento tuvo lugar en el verano (boreal) de 2002, cuando la sonda y la Tierra se encontraban en lugares opuestos del Sol, separadas por una distancia de más de 1000 millones de kilómetros (aproximadamente 621 millones de millas).

Los investigadores observaron los cambios en las frecuencias de las ondas de radio desde y hacia la nave cuando esas ondas pasaron cerca del Sol. Midieron con precisión el cambio del tiempo lumínico del viaje de la señal de radio mientras estaba próxima al Sol. El tiempo lumínico del viaje es el tiempo que toma a la señal trasmitida desde la estación de la Red de Espacio Profundo en Goldstone, California, para alcanzar a la nave al otro lado del Sol y volver, viajando a la velocidad de la luz.

“El significado científico de estos resultados es que son la confirmación de la teoría general de la relatividad y la concordancia con las fórmulas de Einstein con una precisión experimental sin precedentes”, dijo Sami Asmar, director del Grupo de Radio Ciencia, quien obtuvo los datos para este experimento en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL por sus siglas en inglés) de la NASA en Pasadena, California. “El significado tecnológico del experimento es la habilidad para superar el riguroso ambiente solar en los enlaces de radio”.

Los investigadores midieron cuánto desvía la gravedad del Sol un haz electromagnético, en este caso la señal de radio trasmitida por la sonda y recibida por las estaciones terrestres.

De acuerdo con la teoría de la relatividad general, un objeto masivo como el Sol hace que el espacio-tiempo se curve y un haz de ondas de radio (o luz) que pase cerca del Sol deberá viajar una distancia mayor a causa de la curvatura. La distancia extra que las ondas de radio viajan desde Cassini por el sol hasta la Tierra retrasa su llegada; la medida de este retraso proporciona un examen sensible de las predicciones de la teoría de Einstein. Aunque se esperan desviaciones de la relatividad general en algunos modelos cosmológicos, en este experimento no fue encontrada ninguna.

Los exámenes de la relatividad general tienen implicaciones cosmológicas importantes. La cuestión no es sobre si la relatividad general es cierta o falsa, sino a qué nivel de precisión deja de describir la gravedad de una forma realista.

Anteriores pruebas de la relatividad general confirmaron la predicción de Einstein con una precisión de una parte en mil. Esta precisión se alcanzó en 1979 utilizando los vehículos terrenos Viking en Marte. El experimento Cassini la confirmó con una precisión de 20 partes en un millón. La clave de esta mejora ha sido la adopción de nuevas tecnologías en las telecomunicaciones espaciales.

El experimento no podría haber sido conducido con este nivel de precisión en el pasado por los ruidos en el enlace de radio introducidos por la corona solar. Con el experimento Cassini, este obstáculo fue superado al introducir en el sistema de comunicaciones de la nave múltiples enlaces en diferentes frecuencias. Esta nueva capacidad en la sonda Cassini y en la antena de 34 metros (112 pies) de diámetro en Goldstone, permitió a los científicos eliminar los efectos del plasma solar e interplanetario en los datos de radio. Adicionalmente, el ruido de la atmósfera de la Tierra fue fuertemente reducido por un equipo especial instalado en el complejo Goldstone.

Estos adelantos tecnológicos desarrollados para la misión Cassini han llevado a precisiones sin precedentes en las mediciones de la velocidad con beneficios tanto para experimentos científicos futuros como para la navegación de espacio profundo.

Los experimentos forman parte de una serie de experimentos en radiociencia planeados para la fase de crucero de la misión, incluyendo la búsqueda de ondas gravitacionales de baja frecuencia.

La Cassini comenzará a orbitar a Saturno el 1 de julio de 2004, y lanzará a la sonda Huygens aproximadamente seis meses después para su descenso a través de la densa atmósfera de la luna Titán.

Cassini-Huygens es una misión cooperativa de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. JPL, una división de Caltech, dirige la misión para la Oficina de Ciencia Espacial de la NASA en Washington, D.C.. Los autores del artículo de Nature, “Un Nuevo Examen de la Relatividad General con la Misión Espacial Cassini”, son el Dr. Bruno Bertotti de la Universidad de Pavia, Italia; el Dr. Luciano Iess de la Universidad de Roma “La Sapienza”, Italia; y el Dr. Paolo Tortora de la Universidad de Bolonia, Italia.

Para más información sobre Cassini visite http://misiones.astroseti.org/cassini