Au début des années 1960, les scientifiques ont développé la méthode d'assistance par gravité, où un vaisseau spatial effectuait un survol d'un corps majeur afin d'augmenter sa vitesse. De nombreuses missions notables ont utilisé cette technique, notamment les missions Pioneer, Voyager, Galileo, Cassini et New Horizons.
Au cours de plusieurs de ces survols, les scientifiques ont noté une anomalie où l'augmentation de la vitesse de l'engin spatial n'était pas conforme aux modèles orbitaux.
Ceci est connu sous le nom d '"anomalie de survol", qui a persisté malgré des décennies d'étude et qui a résisté à toutes les tentatives d'explication précédentes.
Pour résoudre ce problème, une équipe de chercheurs de l'Institut universitaire de mathématiques multidisciplinaires de l'Université polytechnique de Valence a mis au point un nouveau modèle orbital basé sur les manœuvres effectuées par la sonde Juno.
L'étude, qui a récemment été publiée en ligne sous le titre An Possible Flyby Anomaly for Juno at Jupiter, a été menée par Luis Acedo, Pedro Piqueras et Jose A. Morano.
Ensemble, ils ont examiné les causes possibles de la soi-disant 'anomalie de survol' en utilisant l'orbite de Perijove de la sonde Juno.
Sur la base des nombreuses orbites de Juno entre les pôles et les pôles, ils ont non seulement déterminé qu'il y avait aussi une anomalie, mais ils ont offert une explication possible à cela.
Pour la décomposer, la vitesse d'un engin spatial est déterminée en mesurant le décalage Doppler des signaux radio de l'engin spatial vers les antennes du réseau Deep Space Network (DSN).
Pendant les années 1970, lorsque les sondes Pioneer 10 et 11 ont été lancées, visitant Jupiter et Saturne avant de se diriger vers le bord du système solaire, ces sondes ont expérimenté quelque chose d'étrange entre 20 et 70 UA (Uranus à Kuiper Ceinture) du soleil.
Fondamentalement, les sondes étaient à la fois 386 000 kilomètres (240 000 miles) plus loin d'où les modèles existants prédit qu'ils seraient.
Ceci fut connu sous le nom d '"anomalie des pionniers", qui devint une tradition commune au sein de la communauté de la physique spatiale.
Alors que l'anomalie des Pionniers a été résolue, le même phénomène s'est produit plusieurs fois depuis, avec des missions ultérieures.
Comme Dr. Acedo a dit à Universe Today par email:
"L'anomalie de survol est un problème d'astrodynamique découvert par une équipe de chercheurs du JPL dirigée par John Anderson au début des années 90.
Lorsqu'ils essayèrent d'adapter toute la trajectoire du vaisseau spatial Galileo à l'approche de la Terre le 8 décembre 1990, ils découvrirent que cela ne peut être fait qu'en considérant que les trajectoires entrantes et sortantes de la trajectoire correspondent à des vitesses asymptotiques diffèrent de 3,92 millimètres / seconde de ce qui est attendu en théorie.
"L'effet apparaît à la fois dans les données Doppler et dans les données de télémétrie, il n'est donc pas une conséquence de la technique de mesure, mais il a également été retrouvé dans plusieurs survols effectués par Galileo en 1992, le NEAR [Near Earth Asteroid Rendezvous mission] en 1998, Cassini en 1999 ou Rosetta et Messenger en 2005.
La plus grande divergence a été trouvée pour le NEAR (environ 13 mm / s) et ceci est attribué à la distance très proche de 532 Km à la surface de la Terre au périgée. "
Un autre mystère est que si dans certains cas l'anomalie était claire, dans d'autres elle était sur le seuil de détectabilité ou simplement absente – comme ce fut le cas avec le survol de la Terre de Juno en octobre 2013.
L'absence de toute explication convaincante a conduit à un certain nombre d'explications, allant de l'influence ou de la matière noire et des effets de marée aux extensions de la relativité générale et à l'existence de la nouvelle physique.
Cependant, aucun de ceux-ci n'a produit une explication de fond qui pourrait expliquer les anomalies de survol.
Pour résoudre ce problème, Acedo et ses collègues ont cherché à créer un modèle optimisé pour la mission Juno lors de perijove – c'est-à-dire le point dans l'orbite de la sonde où il est le plus proche du centre de Jupiter. Comme Acedo l'a expliqué:
Après l'arrivée de Juno à Jupiter le 4 juillet 2016, nous avons eu l'idée de développer notre modèle orbital indépendant pour le comparer aux trajectoires ajustées qui étaient calculées par l'équipe JPL de la NASA. Après tout, Juno effectue des survols très rapprochés de Jupiter parce que l'altitude sur les nuages supérieurs (environ 4000 kilomètres) est une petite fraction du rayon de la planète.
Donc, nous nous attendions à trouver l'anomalie ici. Ce serait un ajout intéressant à notre connaissance de cet effet car cela prouverait que ce n'est pas seulement un problème particulier avec les survols de la Terre mais que c'est universel. "
Leur modèle a pris en compte les forces de marée exercées par le Soleil et par les plus grands satellites de Jupiter – Io, Europa, Ganymède et Callisto – ainsi que les contributions des harmoniques zonales connues.
Ils ont également représenté les champs multipolaires de Jupiter, qui sont le résultat de la forme oblate de la planète, puisque ceux-ci jouent un rôle beaucoup plus important que les forces de marée que Junon atteint perijove.
À la fin, ils ont déterminé qu'une anomalie pourrait également être présente pendant les survols Juno de Jupiter. Ils ont également noté une composante radiale significative dans cette anomalie, qui a pourri plus loin la sonde a obtenu du centre de Jupiter.
Comme l'a expliqué Acedo:
"Notre conclusion est qu'une accélération anormale agit également sur le vaisseau spatial Juno au voisinage du périjove (dans ce cas, la vitesse asymptotique n'est pas un concept utile parce que la trajectoire est fermée).
Cette accélération est presque cent fois plus grande que les accélérations anormales typiques responsables de l'anomalie dans le cas des survols de la Terre.
Ceci était déjà prévu en relation avec l'intuition initiale d'Anderson et al. Selon laquelle l'effet augmente avec la vitesse de rotation angulaire de la planète (une période de 9.8 heures pour Jupiter contre les 24 heures de la Terre), le rayon de la planète et probablement sa masse. "
Ils ont également déterminé que cette anomalie semble dépendre du rapport entre la vitesse radiale de l'engin spatial et la vitesse de la lumière, et que celle-ci diminue très rapidement lorsque l'altitude de l'engin change par rapport aux nuages de Jupiter.
Ces problèmes n'ont pas été prédits par la relativité générale, il y a donc un risque que les anomalies de survol soient le résultat de nouveaux phénomènes gravitationnels – ou peut-être un effet plus conventionnel qui a été négligé.
En fin de compte, le modèle qui résultait de leurs calculs était en accord étroit avec les données de télémétrie fournies par la mission Juno, bien que des questions subsistent.
D'autres recherches sont nécessaires parce que le modèle de l'anomalie semble très complexe et qu'une seule orbite (ou une séquence d'orbites similaires comme dans le cas de Juno) ne peut pas cartographier tout le champ ", explique Acedo.
"Une mission dédiée est nécessaire mais des coupures financières et un intérêt limité pour la gravité expérimentale peuvent nous empêcher de voir cette mission dans un proche avenir."
C'est un témoignage des complexités de la physique que même après soixante années d'exploration spatiale – et cent ans après la première relativité générale – que nous perfectionnons encore nos modèles.
Peut-être qu'un jour nous trouverons qu'il n'y a plus de mystères à résoudre, et que l'Univers nous apparaîtra parfaitement logique. Quel jour terrible ce sera!
Cet article a été publié avec Universe Today. Lire l'article original.
No comments:
Post a Comment