Voyager 1 y 2, un hito de la tecnología

Las Voyager son unas de las misiones de exploración de la NASA más conocidas y más emblemáticas de la historia aeroespacial y casi seguro que todos hemos escuchado hablar de las misiones Voyager y más aún sobre sus mensaje humano interestelar dirigido a civilizaciones extraterrestres. Os contamos todo sobre las misiones Voyager, todo un hito de la ingeniería espacial.

Las naves espaciales gemelas Voyager 1 y 2 están explorando donde nada de la Tierra ha volado antes. Continuando con su viaje de más de 40 años desde sus lanzamientos en 1977, cada uno de ellos está mucho más lejos de la Tierra y el sol que Plutón. La Voyager 1 entro en el espacio interestelar en 2012, mientras que la Voyager 2 lo hizo en 2018.

¿Qué son las Voyager?

Las Voyager 1 y 2 son dos naves espaciales gemelas que llevan explorando el espacio más de 40 años y todavía continúan su misión enviando información científica sobre su entorno en donde nadie antes había llegado.

La misión espacial Voyager empezó a gestarse a mediados de la década de los 60 del siglo XX para aprovechar un alineación única planetaria. Fueron lanzadas al espacio en 1977.

¿Cuál es su misión?

Júpiter y Saturno fueron el objetivo principal de las misiones Voyager. Sin embargo tras haber pasado y estudiado estos planetas la misión continuó posteriormente hasta llegar a Urano y Neptuno (Voyager 2) convirtiéndose en la única nave en visitarlos.

Entre ellas, la Voyager 1 y 2 exploraron todos los planetas gigantes de nuestro sistema solar exterior, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, 48 de sus lunas, el sistema único de anillos y los campos magnéticos que esos planetas poseen.

La nave espacial Voyager son la tercera y cuarta nave espacial humana en volar más allá de todos los planetas de nuestro sistema solar. Pioneer 10 y 11, predecesores de las Voyager, superaron la atracción gravitacional del Sol, pero el 17 de febrero de 1998, la Voyager 1 pasó al Pioneer 10 para convertirse en el objeto hecho por el hombre más distante en el espacio.

El costo total de la misión Voyager desde mayo de 1972 hasta el encuentro con Neptuno (incluidos los vehículos de lanzamiento, la fuente de energía radiactiva (RTG) y el soporte de seguimiento DSN) es de 865 millones de dólares.

Cronología de las Voyager

• Verano de 1965: Se calcula que una nave podría visitar los cuatro planetas exteriores aprovechando una alineación planetaria única que solo ocurre cada 176 años. La gravedad de cada planeta sería aprovechada para mover las naves espaciales.
• Mayo-1972: La misión Voyager fue aprobada oficialmente en mayo de 1972.
• Julio-1972: Comienza el proyecto que se bautizaría en un principio como Mariner Jupiter / Saturn 1977 y la finalidad de este sería la investigación primordial de Júpiter y Saturno. La misión se basaría en las anteriores naves espaciales Mariner que lograrían aproximarse a Venus, Marte y Mercurio.
• Marzo-1977: Finalmente se adopta «Voyager» el nombre final para la misión. Voyager, el viajero.
• 20-08-1977: El Voyager 2 se lanza desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA.
• 5-09-1977: El Voyager 1 es lanzado desde el mismo centro espacial.

• Marzo-1979: La aproximación más cercana del Voyager 1 a Júpiter se produjo el 5 de marzo 1979. En su acercamiento descubre la primera actividad volcánica fuera de la Tierra localizada en el satélite de Júpiter Ío. Además de dos nuevos satélites descubre los anillos de Júpiter.
• Julio-1979: Máxima aproximación a Júpiter para la Voyager 2. Primeras imágenes de los anillos , continuación de la misma actividad volcánica en Ío descubierta por la Voyager 1 y probabilidad de existir un océano líquido en Europa. También descubre Adratea, otro satélite más.
• Noviembre-1980: Aproximación máxima a Saturno del Voyager 1. La Voyager 1 se acerca a la luna más grande de Saturno, Titán, y al propio Saturno. Los aspectos más destacados del encuentro de Saturno incluyen el descubrimiento de tres lunas más (Atlas, Prometheus y Pandora). Después del encuentro con Saturno, la Voyager 1 comienza su viaje fuera del sistema solar, dirigiéndose hacia fuera del plano de los planetas.
• Agosto 1981: El Voyager 2 hace lo propio en Saturno: Los aspectos más destacados incluyen encuentros cercanos con varias de las lunas heladas de Saturno (incluidas Tetis, Jápeto y algunas de las lunas descubiertas en el encuentro de la Voyager 1) e imágenes del terreno medio de Encelado, lo que sugiere que podría estar geológicamente activo.
• Enero-1986: La Voyager 2 llega a las proximidades de Urano siendo la primera visita tan cercana de una nave a este planeta. En su aproximación la Voyager 2 revelan once nuevas lunas (Puck, Julieta, Porcia, Cressida, Desdemona, Rosalind, Belinda, Perdita, Cordelia, Ofelia y Bianca).
• 1987: La NASA completa las mejoras de sus grandes antenas en los tres complejos de comunicaciones (Goldstone, California; Madrid, España; y Canberra, Australia) de 64 metros a 70 metros de ancho, mejorando la capacidad para capturar las débiles señales de radio de las Voyager.
• Agosto-1989: La nave Voyager 2 hace su aproximación más cercana a Neptuno, por lo que es la primera nave espacial en observar Neptuno de cerca y la primera en visitar cuatro planetas más allá de la Tierra. Aspectos destacados del encuentro incluyen el descubrimiento de seis nuevas lunas en sus imágenes (Despina, Galatea, Larisa, Proteus, Náyade y Thalassa), las primeras imágenes de los anillos de Neptuno, y el descubrimiento de una enorme tormenta apodada “El gran punto oscuro”. Primeras vistas en primer plano de Tritón, una luna frío glacial fracturado con el terreno de la textura de una corteza de melón y géiseres en erupción de hielo de nitrógeno de color rosado-en tonos que formas sur de la luna casquete polar. Tras el encuentro con Neptuno, la Voyager 2 comienza su viaje fuera del sistema solar, por debajo del plano de los planetas.

• Diciembre-1989: Las cámaras del Voyager 2 de apagan. Los ingenieros apagan las cámaras gran angular y de ángulo estrecho de la Voyager 2 porque quieren usar la energía, la memoria de la computadora y la velocidad de datos para otros instrumentos que recopilan datos clave sobre el viento solar y el espacio interestelar. La nave espacial nunca volará lo suficientemente cerca de ningún objeto astronómico para tomar imágenes nuevamente.
• Febrero-1990: A una distancia de aproximadamente 4 mil millones de millas (6 mil millones de kilómetros) del sol, la Voyager 1 toma las últimas imágenes de la misión: el «Retrato de la familia del Sistema Solar». Es la única serie de imágenes que captura Venus, la Tierra, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno dispuestos alrededor del sol.
• Febrero-1998: El Voyager 1 supera la distancia del Pioneer 10 para convertirse en el objeto más lejano de la Tierra creado por humanos en el espacio.
• Diciembre-2004: La Voyager 1 atraviesa el choque de terminación, donde el viento solar se ralentiza abruptamente y se calienta cuando se encuentra con el viento interestelar. El choque de terminación marca el límite interno de la heliovaina, que es la capa externa turbulenta de la burbuja que el Sol sopla a sí mismo y a todos los planetas. Desafortunadamente, el día que la Voyager 1 atraviesa el impacto, las antenas terrestres no están programadas para escuchar los datos que transmite la nave espacial.
• Agosto-2007: La Voyager 2 atraviesa el choque de terminación hacia la heliovaina. Esta vez, las antenas en la Tierra están escuchando las transmisiones de datos de la Voyager 2 y los científicos pueden analizar las primeras mediciones del paso a través del choque de terminación.
• Agosto-2012: La Voyager 2 se convierte en la misión de operación más larga de la NASA, rompiendo el récord anterior de Pioneer 6 (12.758 días de operación a partir del 16 de diciembre de 1965).
• Agosto-2012: La Voyager 1 entra en el espacio interestelar, pasando más allá de la heliopausa. Es la primera vez que un objeto creado por humanos cruza el umbral del espacio interestelar. El cruce en sí, sin embargo, no se confirma hasta el 9 de abril de 2013.
• Noviembre-2018: Por segunda vez en la historia, un objeto creado por humanos alcanza el espacio entre las estrellas. La sonda Voyager 2 de la NASA sale de la heliosfera.

Datos actuales sobres las Voyager 1 y 2

Las naves espaciales Voyager

Cada nave espacial Voyager consta de 65.000 piezas individuales. Muchas de estas a su vez tienen una gran cantidad de partes más pequeñas como transistores. Una sola memoria de computadora contiene más de un millón de partes electrónicas y cada nave espacial contiene unos cinco millones de partes equivalentes. Dado que un televisor en color contiene aproximadamente 2500 partes equivalentes, cada Voyager tiene la complejidad de circuito electrónico equivalente a unos 2000 televisores en color.

Cada Voyager está equipada con programación de computadora para protección autónoma contra fallos. El sistema Voyager es uno de los más sofisticados jamás diseñados para una sonda del espacio profundo. La nave espacial puede colocarse en un estado seguro en cuestión de segundos o minutos, una capacidad que es fundamental para su supervivencia cuando los tiempos de comunicación de ida y vuelta para la Tierra se extienden a varias horas mientras la nave espacial viaja al remoto sistema solar exterior.

Ambos Voyager fueron diseñados y protegidos específicamente para resistir la gran dosis de radiación durante el paso de Júpiter. Esto se logró seleccionando partes endurecidas por radiación y protegiendo partes muy sensibles. Un pasajero humano desprotegido que viajaba a bordo de la Voyager 1 durante su encuentro con Júpiter habría recibido una dosis de radiación equivalente a mil veces el nivel letal.

Para evitar manchas en las imágenes de televisión de la Voyager, las velocidades angulares de la nave espacial deben ser extremadamente pequeñas para mantener las cámaras lo más estables posible durante el tiempo de exposición. Cada nave espacial es tan estable que las velocidades angulares suelen ser 15 veces más lentas que el movimiento de la manecilla de las horas de un reloj. Pero incluso esto no fue lo suficientemente estable en Neptuno, donde los niveles de luz son 900 veces más débiles que los de la Tierra. Los ingenieros de la nave espacial idearon formas de hacer que la Voyager sea 30 veces más estable que la manecilla de las horas de un reloj.

La electrónica y los calentadores a bordo de cada nave espacial Voyager de casi una tonelada pueden operar con solo 400 vatios de potencia, o aproximadamente una cuarta parte de la que usa una casa residencial media.

Un conjunto de propulsores pequeños proporciona a la Voyager la capacidad de control de actitud y corrección de trayectoria. Cada uno de estos pequeños conjuntos tiene un empuje de solo tres onzas. En ausencia de fricción, en una carretera nivelada, se necesitarían casi seis horas para acelerar un automóvil grande hasta una velocidad de 48 km / h (30 mph) usando uno de los propulsores.

Los giroscopios Voyager pueden detectar el movimiento angular de una nave espacial de tan solo una diezmilésima de grado. El movimiento aparente del Sol en nuestro cielo se mueve más de 40 veces esa cantidad en solo un segundo.

La grabadora a bordo de cada Voyager ha sido diseñada para grabar y reproducir una gran cantidad de datos científicos.

La eficiencia de combustible de la Voyager (en términos de mpg) es bastante impresionante. Aunque la mayor parte del peso de 700 toneladas del vehículo de lanzamiento se debe al combustible del cohete, la gran distancia de viaje de la Voyager 2 de 7.100 millones de km (4.400 millones de millas) desde el lanzamiento hasta Neptuno dio como resultado una economía de combustible de aproximadamente 13.000 km por litro (30.000 millas por galón). ). Mientras la Voyager 2 pasa por Neptuno y sale del sistema solar, ¡esta economía de combustible es cada vez mejor!

La resolución de las cámaras de televisión de ángulo estrecho de la Voyager es lo suficientemente nítida como para leer un titular de periódico a una distancia de 1 km (0,62 millas).

El futuro de las Voyager

A lo largo de los siglos, los astrónomos han discutido sin ponerse de acuerdo sobre dónde termina el sistema solar. Una opinión es que el límite es donde la gravedad del Sol ya no domina, un punto más allá de los planetas y más allá de la Nube de Oort. Este límite está aproximadamente a la mitad de distancia de la estrella más cercana, Proxima Centauri. Viajando a velocidades de más de 56.000 km/h por hora, las Voyager tardarán casi 40.000 años y habrán recorrido una distancia de aproximadamente dos años luz para alcanzar este límite bastante.

Fin de la misión

Salvo que se produzcan fallas graves en el subsistema de la nave espacial, las Voyager pueden sobrevivir hasta el 2025, cuando la disminución de los niveles de energía e hidracina impedirán un funcionamiento posterior. Sino fuera por ese déficit de energía las naves podrían seguir viajando durante dos siglos más.

El disco de oro

Ambas naves espaciales Voyager llevan un saludo para cualquier forma de vida, en caso de encontrarlas, o más bien en caso de que las encuentren. El mensaje es llevado por un disco fonográfico, un disco de cobre chapado en oro de 12 pulgadas que contiene sonidos e imágenes seleccionadas para representar la diversidad de la vida y la cultura en la Tierra. Los contenidos del registro fueron seleccionados para la NASA por un comité presidido por Carl Sagan de la Universidad de Cornell. El Dr. Sagan y sus asociados ensamblaron 115 imágenes y una variedad de sonidos naturales. A esta se añaden las selecciones musicales de diferentes culturas y épocas, y saludos de personas de la Tierra en cincuenta y cinco idiomas.

En la esquina superior izquierda hay un dibujo fácilmente reconocible del disco fonográfico y el lápiz que lleva consigo que está en la posición exacta para reproducir el disco desde el principio. Escrito alrededor de él en aritmética binaria está el tiempo correcto de una rotación del registro, 3.6 segundos, expresado en unidades de tiempo de 0,70 mil millonésimas de segundo, el período de tiempo asociado con una transición fundamental del átomo de hidrógeno. El dibujo indica que el disco debe reproducirse de afuera hacia adentro. Debajo de este dibujo hay una vista lateral del disco y el lápiz, con un número binario que indica el tiempo para reproducir un lado del disco, aproximadamente una hora.

El dibujo en la esquina inferior izquierda de la portada es el mapa de púlsares enviado previamente como parte de las placas en los Pioneers 10 y 11. Muestra la ubicación del sistema solar con respecto a 14 púlsares, cuyos períodos precisos se dan. El dibujo que contiene dos círculos en la esquina inferior derecha es un dibujo del átomo de hidrógeno en sus dos estados más bajos, con una línea de conexión y el dígito 1 para indicar que el intervalo de tiempo asociado con la transición de un estado al otro es para ser utilizado como la escala de tiempo fundamental, tanto para el tiempo indicado en la portada como en las imágenes decodificadas.

Electrochapada en la portada del disco hay una fuente ultra pura de uranio-238 con una radiactividad de aproximadamente 0,00026 microcurios. La descomposición constante de la fuente de uranio en sus isótopos hijos lo convierte en una especie de reloj radiactivo. La mitad del uranio-238 se descompondrá en 4.510 millones de años. Por lo tanto, al examinar esta área de dos centímetros de diámetro en la placa de registro y medir la cantidad de elementos secundarios del uranio-238 restante, un receptor extraterrestre de la nave espacial Voyager podría calcular el tiempo transcurrido desde que se colocó una mancha de uranio a bordo de la nave espacial. Esto debería ser una verificación de la época del lanzamiento, que también se describe en el mapa de púlsar en la portada del registro.

Contenido

El contenido del registro fue seleccionado para la NASA por un comité presidido por Carl Sagan de la Universidad de Cornell, et. Alabama. El Dr. Sagan y sus asociados reunieron 115 imágenes y una variedad de sonidos naturales, como los producidos por el oleaje, el viento y el trueno, pájaros, ballenas y otros animales. A esto agregaron selecciones musicales de diferentes culturas y épocas, y saludos hablados de la gente de la Tierra en cincuenta y cinco idiomas, y mensajes impresos del presidente Carter y el secretario general de la ONU, Waldheim.

Cada disco está encerrado en una funda protectora de aluminio, junto con un cartucho y una aguja. Las instrucciones, en lenguaje simbólico, explican el origen de la nave espacial e indican cómo se reproducirá el disco. Las 115 imágenes están codificadas en forma analógica.

El resto del registro está en audio, diseñado para reproducirse a 16-2 / 3 revoluciones por minuto. Contiene los saludos hablados , comenzando con acadio, que se habló en Sumer hace unos seis mil años, y terminando con Wu, un dialecto chino moderno. Siguiendo la sección sobre los sonidos de la Tierra , hay una ecléctica selección de música de 90 minutos, incluidos los clásicos orientales y occidentales y una variedad de música étnica. Pasarán cuarenta mil años antes de que se acerquen a cualquier otro sistema planetario. Como ha señalado Carl Sagan, «La nave espacial será encontrada y el disco se reproducirá solo si hay civilizaciones espaciales avanzadas en el espacio interestelar. Pero el lanzamiento de esta botella al océano cósmico dice algo muy esperanzador sobre la vida en este planeta».

Fotos: Nasa.