La historia de las sondas Voyag3r y cómo nos convertimos en viajeros del Universo

Durante el diseño y desarrollo del Programa Apollo, NASA sugirió una continuación del mismo con el llamado AAP (Programa de Aplicaciones Apollo). Este Programa preveía el desarrollo de otros proyectos basándose en la experiencia y las lecciones aprendidas durante la misión a la Luna.

No había ningún proyecto definitivo pero se especulaba con varias posibilidades como El ‘Gran Tour’. Este proyecto preveía el lanzamiento de varias sondas a los planetas exteriores con la misión de visitarlos todos. Pero también se tenía en mente una Estación Orbital Terrestre, un laboratorio en órbita terrestre para experimentación en micro gravedad o una Base Lunar Permanente, entre otras.

Con el éxito del Apollo XI, el interés de los contribuyentes americanos decayó considerablemente, y muchos empezaron a preguntarse para qué se volvía a la Luna si ya habían sido los primeros y, aparentemente, nuestro satélite no tenía mayor interés geológico o de otro tipo.

Esta falta de interés, solo recuperada brevemente por el cuasi accidente del Apollo XIII, fue la causa de una importante reducción del presupuesto de NASA, que de repente se encontró con que no podía financiar el AAP.

Investigación a prueba de ingenio

Sin financiación las investigaciones y cualquier emprendimiento espacial quedaba reducido a meras suposiciones. ¿Qué ocurrió entonces? Gary Flandro, un ingeniero aeroespacial del JPL (Laboratorio de Propulsión a Chorro) en Pasadena, California, descubrió que al final de la década de los 70, habría un alineamiento de los planetas exteriores que permitiría que una sonda espacial, usando asistencia gravitatoria, los visitara todos en un solo vuelo. Este tipo de alineamiento solo sucede una vez cada 175 años y lo aprovecharon.

NASA encargó al JPL el diseño y construcción de dos sondas para dicha visita. Estas sondas entraron a formar parte del programa Mariner y, como tal, recibieron los nombres de Mariner 11 y Mariner 12. Posteriormente, pasaron a formar parte de un nuevo programa, el Mariner Júpiter-Saturno, pero dado que la evolución tecnológica había progresado mucho por encima de la de la familia Mariner se redefinieron como programa Voyager, un programa de sondas viajeras por el espacio.

¿Cómo diseñaron las naves exploradoras más importantes de la historia?

Con tecnología hasta entonces jamás incorporada a naves no tripuladas y con mucha esperanza y premura. El diseño incluía cámaras de alta y media resolución, espectrómetros, magnetómetros, detector de rayos cósmicos, buscador de estrellas, antenas de alta y baja ganancia y tres generadores de radioisótopos que proporcionaban la energía eléctrica necesaria.

El magnetómetro, las cámaras y los espectrómetros estaban situados en los extremos de unas largas pértigas para alejarlos de posibles interferencias del cuerpo principal de la sonda donde se alojaban los transmisores, receptores, el equipo de modulación, los grabadores y todo el equipo auxiliar como baterías, etc. Los generadores de radioisótopos usaban óxido de Plutonio 238 dada su baja radiación y excelentes condiciones de vida media y energía. A pesar de su baja radiación, estaban también en el extremo de una larga pértiga para que no interfirieran con los instrumentos científicos.

Un mensaje en la botella al Universo: ciencia y poética al unísono

Mientras se construían los gemelos Voyager 1 y Voyager 2, un equipo de personas lideradas por Carl Sagan se afanaba en aglutinar, en un disco bañado en oro (The Golden Record), música proveniente de diversas partes y culturas del mundo, saludos en 56 idiomas, una grabación del entonces Secretario General de las Naciones Unidas y el ensayo “Sonidos de la Tierra”, que es una mezcla de sonidos característicos del planeta. También contenía 115 imágenes con la localización del Sistema Solar, unidades de medida, y características de la Tierra, el cuerpo humano, y la sociedad.

Los científicos, entre tanto, preparaban la misión específica de cada una de las sondas. La idea inicial era explorar Júpiter y Saturno y sus respectivas lunas, luego se pensó que el 1 continuaría a Urano y Neptuno mientras que el 2 haría especial hincapié en las lunas Ío de Júpiter y Titán de Saturno que tenían especial interés científico; la primera por su actividad volcánica y la segunda por su atmosfera.

Las matemáticas del lanzamiento de las Voyager: ¿Quién tiene la vez para la trayectoria?

Todo preparado, los planes de lanzamiento con sus estimaciones previstas cuando un cálculo hizo cambiar algo a última hora. La Voyager 1 saldría el 20 de agosto y la Voyager 2 el 5 de septiembre impulsadas por cohetes Titan IIIE desde el Kennedy Space Center. Pero... Debido a la diferencia de trayectorias, Voyager 2 llegaría a Júpiter antes que el Voyager 1 a pesar de salir más tarde.

Algunos directivos de NASA pensaron que lo lógico es que Voyager 1 fuera el primero en llegar a Júpiter y no el 2. ¿Solución salomónica? Cambiar los nombres antes del lanzamiento en la propia nave. Y así Voyager 2 pasó a ser Voyager 1 y viceversa. De esa manera, la Voyager 2 se lanzó el 20 de agosto de 1977 y la Voyager 1 el 5 de septiembre de 1977. Además, si Voyager 1 fallaba y no concluía su misión, Voyager 2, que iba después, podría cambiar su programa inicial y estudiar Ío y Titán.

Y así, Voyager 1 alcanzó el punto de su trayectoria más cercano a Júpiter el 5 de marzo de 1979 mientras que Voyager 2 lo hacía el 9 de julio del mismo año. Los puntos similares de su acercamiento a Saturno fueron: el 12 de noviembre de 1980 para  Voyager 1 y el 25 de agosto de 1981 para Voyager 2.

El plan de Voyager 1 y Voyager 2 en el espacio: un periplo científicamente apasionante

La trayectoria de Voyager 1 sufrió un drástico cambio para explorar la luna Titán. Este necesario cambio hizo que abandonara el plano de la eclíptica saliendo hacia el norte de la misma en un ángulo de unos 35 grados.

Voyager 2 siguió su plan original llegando a Urano el 24 de enero de 1986 y a Neptuno el 25 de agosto de 1989. Tras este último encuentro también abandonó el plano de la eclíptica en dirección sur a un ángulo de unos 48 grados.

Ambas sondas están en proceso de abandonar el sistema solar e imbuirse en el espacio interestelar. De hecho, la Voyager 1 entró en dicho espacio el 25 de agosto de 2012. Sus velocidades son: Voyager 1 - 520.000.000 km/año, Voyager 2 – 470.000.000 km/año. En cuanto a distancias, Voyager 1 está a casi 20 horas/luz mientras que Voyager 2 está a más de 16.

¡Voyager 1 y Voyager 2!... ¿Nos reciben?

Para mantener las comunicaciones se van apagando experimentos selectivamente. Se calcula que el último instrumento en apagarse lo hará en el 2020 y las naves dejarán de comunicarse alrededor del 2025. Siguiendo este sistema de apagado selectivo, los giróscopos de Voyager 1 se apagaron en el 2016 y su estabilidad y orientación se empezó a controlar con los propulsores.

Un dato  curioso: para mantener la nave bien orientada, hubo que corregir la trayectoria de la misma el 28 de noviembre de 2017, y como los propulsores de orientación espacial estaban deteriorados por el uso, se utilizaron los de corrección de trayectoria, que llevaban sin funcionar desde el paso por Saturno 37 años antes. La maniobra, controlada desde la Tierra, utilizó impulsos de 10 milisegundos de los propulsores. Las órdenes para la maniobra tardaban en llegar 19 horas y 35 minutos.

El Sistema Solar se nos ha quedado pequeño gracias a la exploración de las Voyager

Las Voyager son, sin duda, las sondas que han reportado mayor retorno científico. Sus exploraciones de los cuatro planetas gaseosos son equivalentes a explorar cuatro sistemas solares diferentes. De entre las 48 lunas observadas, descubrieron en Ío los primeros volcanes activos fuera de la Tierra y evidencias de un océano subterráneo en Europa, lunas ambas de Júpiter. Además, la atmósfera más parecida a la Tierra en el sistema solar, en la luna Titán de Saturno, la luna helada Miranda en Urano, y géiseres fríos y helados en la luna Tritón de Neptuno y comprobaron que todos los planetas gaseosos poseen anillos.

La vida estimada inicial para cumplir la misión era de cinco años pero continúan aportando datos a pesar del tiempo transcurrido a pesar de que la cantidad de energía eléctrica generada disminuye con el tiempo dado que los generadores de isótopos van consumiendo combustible.