Los satélites 5 y 6 de Galileo probarán la teoría de la relatividad de Einstein

Los satélites europeos 5 y 6 del programa de navegación Galileo de la Agencia Espacial Europea (ESA) ayudarán realizar una ambiciosa prueba de un año sobre la teoría más famosa de Albert Einstein. Los dos satélites han sido sometidos a complejas maniobras de recuperación tras su lanzamiento en órbitas incorrectas en 2014.

Estos satélites despegaron el 22 de agosto de 2014 desde el puerto espacial de Kourou en la Guayana Francesa en un cohete Soyuz, pero debido a un error en la etapa superior quedaron atrapados en órbitas elípticas que impedían su uso para navegación.

Los especialistas de la ESA analizaron el problema y supervisaron una compleja estrategia de maniobras para elevar el perigeo de las órbitas (punto de las órbitas más bajo) y hacerlas así más circulares.

El asesor científico de la ESA en navegación por satélite, Javier Ventura-Traveset, explicó que "los satélites y sus cargas útiles de navegación pueden ahora funcionar de manera continua" y añadió que "la Comisión Europea con el apoyo de la ESA está valorando su posible uso operacional definitivo, dentro del sistema Galileo".

A este respecto, detalló que “mientras tanto, los satélites se han convertido, de forma accidental, en instrumentos con un elevado interés científico, ya que permiten probar la teoría general de la relatividad de Einstein, al medir la manera en que la gravedad afecta al paso del tiempo de la forma más exhaustiva hasta la fecha”.

Aunque los técnicos han ajustado las órbitas de los satélites, los dos artefactos mantienen su forma elíptica y cada satélite asciende y desciende unos 8.500 km dos veces al día. Estos desplazamientos regulares de altura y, por ende, de niveles de gravedad serán evaluados por los investigadores por medio de los relojes que incorporan a bordo.

Gravity Probe A

Hace un siglo, Einstein predijo que cerca de un cuerpo masivo el tiempo se ralentiza. Esto se verificó de forma empírica en 1976, cuando un reloj atómico de máser de hidrógeno en Gravity Probe A fue lanzado a 10.000 km en el espacio, confirmando la predicción hasta un nivel de precisión de 140 partes por millón.

Los relojes atómicos de los satélites de navegación se desplazan más rápido en órbita que en tierra -unas décimas de microsegundo al día, que darían lugar a errores de navegación de unos 10 km diarios-. Ventura-Traveset comenta que “ahora, por primera vez desde Gravity Probe A, tenemos la oportunidad de mejorar las medidas y confirmar la teoría de Einstein con mayor precisión”.

Este nuevo esfuerzo aprovecha las ventajas de la precisión del reloj atómico de máser pasivo de hidrógeno a bordo de cada satélite Galileo, de la dilatación del tiempo variable generada por las órbitas elípticas y de la supervisión continua de los satélites de la constelación, gracias a red global de estaciones de tierra.

“Además, mientras el experimento del Gravity Probe A incluía las medidas de una sola órbita de la Tierra, nosotros podremos monitorizar cientos de órbitas durante el trascurso de un año”, explica Javier. Asimismo, añade que “esto facilitará la posibilidad de refinar gradualmente nuestras mediciones, identificando y suprimiendo los errores. De hecho, eliminar esos errores sistemáticos es uno de nuestros grandes retos”.

Los científicos esperan obtener resultados en un año aproximadamente y que éstos cuadrupliquen la precisión de los resultados del Gravity Probe A.

Los dos equipos a cargo de los experimentos son el ZARM, Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad de la Universidad de Bremen en Alemania y el consorcio integrado por SYRTE, Systèmes de Référence Temps-Espace de CNRS/Observatorio de París-PSL Research University/UPMC-Sorbonne Universités en Francia, ambos especializados en la investigación de Física Fundamental. 

Está previsto que el próximo experimento de la ESA, ACES (Atomic Clock Ensemble in Space), emprenda el vuelo a la Estación Espacial Internacional en 2017 y continúe con las comprobaciones sobre la teoría de Einstein con precisiones de hasta 2-3 partes por millón.

Foto: ESA