La scoperta di Sedna e successivamente di un ammasso di oggetti transnettuniani (TNO) accumunati da una particolare disposizione del perielio dell'orbita, ha focalizzato la comunità scientifica internazionale sullo studio del sistema solare esterno; in particolare sulla ricerca di un possibile nono pianeta nel sistema solare, P9, in grado di giustificarne l'anomalia.
L'attuale livello di precisione raggiunto nella descrizione delle orbite dei pianeti, ha trasformato le moderne effemeridi planetarie in incredibili laboratori per testare modelli alternativi alla relatività generale, o per investigare effetti dinamici sconosciuti, come l'eventuale perturbazione prodotta da P9 sui corpi del sistema solare. L'analisi della traiettoria di Saturno è perciò diventata il candidato principale per la ricerca del pianeta X grazie ai 13 anni di dati collezionati dalla missione Cassini.
Le effemeridi planetarie sono oggi costruite principalmente dall'analisi di punti normali, ovvero misure create attraverso un processo di riduzione dei dati di range scambiati tra le stazioni di terra e sonde interplanetarie.
La missione Cassini ha dettato un nuovo livello di standard nella precisione delle misure radio (range e Doppler), e con i suoi 13 anni di tour e l'incredibile passaggio attraverso gli anelli regalatoci dal "Grand Finale", ha collezionato un'incredibile quantità di dati sul sistema di Saturno.
In questo progetto si propone una rianalisi dei dati della sonda, basata sulla conoscenza del sistema saturniano maturata durante tutta la missione. L'obiettivo è quello di ricostruire la traiettoria di Cassini durante il tour del sistema, al fine di creare punti normali più accurati e migliorare quindi la nostra conoscenza delle effemeridi di Saturno.
Un'affinata conoscenza dell'orbita del pianeta permette infatti di fornire forti vincoli sulla dinamica del sistema solare esterno, in particolare sulla massa dell'anello di TNO e sull'eventuale posizione di P9.
Una sostanziale novità introdotta dal progetto è rappresentata dal nuovo approccio nella costruzione di punti normali per le effemeridi planetarie.
Il procedimento utilizzato in precedenza per la missione Cassini prevedeva infatti l'utilizzo esclusivo di dati Doppler per la soluzione del problema di determinazione orbitale; le limitazioni nella conoscenza del sistema saturniano inoltre, imponevano dei tagli della traiettoria in prossimità dei fly-by delle lune e delle manovre orbitali.
La rimozione dei dati in prossimità dei fly-by, specialmente di Titano, si traduce in un significativo aumento dell'incertezza della ricostruzione dell'orbita, tale da produrre archi di traiettoria discontinui, con salti di decine di metri. Questi errori della traiettoria si ripercuotono direttamente sulla produzione dei punti normali utilizzati nelle effemeridi.
L'attuale conoscenza della gravità di Saturno e di Titano permette invece di ricostruire la traiettoria di Cassini durante i fly-by al livello dei metri, sfruttando la sensibilità dei dati Doppler al campo gravitazionale del corpo. Inoltre l'utilizzo dei dati range nel fit orbitale con la stima dei loro bias, permette la costruzione di punti normali per ogni passaggio di tracking con le relative incertezze associate.
Un'altra sostanziale innovazione prevista dal progetto, è proprio la caratterizzazione dell'incertezza dei punti normali. Le effemeridi planetarie sono infatti basate su un database enorme ed eterogeneo, con dati provenienti da svariati tipi di misure, dalle osservazioni angolari compiute da terra nella prima metà del '900, alle moderne misure radio dell'attuali sonde interplanetarie, e presentano quindi sostanziali differenze nella loro accuratezza.
Conoscere i giusti pesi delle osservabili diviene perciò fondamentale al fine di costruire un buon fit dei dati. L'attribuzione di pesi corretti è inoltre necessaria per la costruzione di una matrice di covarianza che rappresenti la reale incertezza delle orbite dei pianeti.
L'aumento nell'accuratezza dei punti normali di Cassini si traduce direttamente in una riduzione dell'incertezza dell'effemeridi di Saturno e, in virtù delle forti correlazioni, degli altri pianeti.
Questo incremento gioca un ruolo chiave nella ricerca di P9 e nella stima dell'anello di TNO all'interno della fascia di Kuiper, e può aiutarci a far luce sulle complesse interazioni dinamiche del sistema solare esterno.
L'analisi dati compiuta fino ad oggi ha mostrato risultati entusiasmanti, fornendo nuovi punti normali con una frequenza di campionamento più elevata e costante rispetto ai punti già disponibili. Questo ha già permesso di individuare e correggere primi errori nel modello dinamico delle effemeridi durante il processamento con INPOP.
Il dato più rilevante però è rappresentato dal livello di dispersione di questi nuovi dati, una volta processati. L'RMS dei precedenti punti normali di Cassini varia durante i differenti periodi della missione, attestandosi sui 15/30 metri; i residui ottenuti con i nuovi punti invece, mostrano un RMS di circa 4 metri; un incremento potenzialmente risolutivo nella descrizione del sistema solare esterno.