Las sondas espaciales Voyager 1 y Voyager 2 se lanzaron hace 40 años. En solo 12 años, volaron cerca de los cuatro planetas principales del sistema solar: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Ambas sondas espaciales operan continuamente y envían datos a la Tierra, aunque actualmente se encuentran fuera de la órbita de Plutón.
Regresemos a 1965, cuando la competencia por el aterrizaje lunar estaba en marcha y la NASA tenía el dinero y la confianza para hacer realidad un gran sueño.
En ese momento, nadie pensó en la Voyager, porque todos creían que la tecnología espacial aún no estaba lista para viajar muchos miles de millones de kilómetros fuera del sistema solar.
Pero ya había dinero para reclutar matemáticos jóvenes y prometedores que trabajaran en ciencia en el gran centro de investigación JPL de California, y dos de este grupo de matemáticos formaron la base para el desarrollo de la Voyager.
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Michael Minovich y Gary Flandro se encargaron de investigar las posibles rutas de vuelo de las sondas espaciales en el sistema solar. Este fue un estudio bajo el lema "Discreción oportuna", que se suponía que continuaría hasta el momento en que los cohetes alcanzaran el nivel de desarrollo requerido.
Nadie esperaba resultados sobresalientes, pero estos dos jóvenes matemáticos descubrieron que entre 1976 y 1979, hubo una oportunidad única de lanzar una sonda espacial en un vuelo cerca de cuatro planetas importantes sin grandes gastos de combustible. Fue una oportunidad que surgió una vez cada 176 años. Fue durante estos tres años que los planetas se ubicaron de tal manera que fue posible usar la gravedad de un planeta para llevar la sonda más lejos al siguiente planeta.
Este fue un descubrimiento afortunado. La última vez que sucedió esto fue en 1801, cuando estábamos ocupados con las guerras de Napoleón y la batalla naval de Copenhague. Pero la próxima vez sucederá en 2153.
La NASA no dejó pasar esta oportunidad: rápidamente se elaboraron planes para una gran expedición al sistema solar.
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Se planeó enviar al menos cuatro sondas espaciales y además explorar el distante Plutón. En 1976-77, se planeó enviar dos sondas a Júpiter, Saturno y Plutón, y en 1979, dos sondas más a Júpiter, Urano y Neptuno.
Pero al Congreso estadounidense, al enterarse de que este proyecto valía más de mil millones de dólares, no le gustó. Era mucho dinero en ese momento. El Congreso quería asignar dinero para solo dos sondas espaciales, que aprovecharán la posición favorable del planeta para explorar Júpiter y Saturno.
La NASA se prepara para la "Gran Caminata"
La NASA cometió un pequeño acto de desobediencia civil que, sin embargo, ahora está perdonado.
La Voyager 1 llevó a cabo con precisión el plan oficial, que se limitó a visitar solo Júpiter y Saturno, lo que hizo posible estudiar la luna Io de Júpiter y la gran luna Titán de Saturno a corta distancia.
Pero también significó que la Voyager 1 recibió una órbita desde la cual era imposible volar más lejos a Urano y Neptuno. Los científicos tuvieron una idea secreta para mantener la Voyager 2 en stock. Consiguió una pista lenta y, por lo tanto, voló para la Voyager 1 todo el tiempo. Mientras la Voyager 1 resolvía sus tareas, a la Voyager 2 se le permitió completar la misión inicial y volar a cuatro planetas grandes, es decir, hacer el "Gran Paseo", como se llamó más tarde a esta expedición.
Esta decisión tuvo una consecuencia divertida: la Voyager 2 se lanzó antes que la Voyager 1. Como resultado, la rápida Voyager 1 fue la primera en llegar a Júpiter y Saturno. Y se suponía que la lenta Voyager 2 se contentaría con el segundo lugar, pero tuvo la oportunidad de convertirse en la primera sonda en llegar a Urano y Neptuno.
Una gran supervisión conduce a trabajo adicional
Por lo tanto, la Voyager 2 se lanzó el 20 de agosto. Y aunque era una sonda "lenta", sin embargo alcanzó una velocidad de 52 mil kilómetros por hora, como resultado de lo cual pasó por encima de la órbita de la Luna en menos de 10 horas.
Dos semanas más tarde, se lanzó la rápida Voyager 1, y ahora todos esperaban un vuelo sin problemas a Júpiter. Pero luego hubo una falla, como resultado de la cual un número considerable de ingenieros tuvo que trabajar horas extras durante los siguientes 12 años.
El centro de control olvidó enviar un mensaje de rutina a la Voyager 2. Cuando la computadora Voyager 2 no recibió el mensaje esperado, estaba escrito en sus instrucciones que esto solo podría suceder si el receptor de a bordo fallaba. Se creía que el centro de control simplemente no podía olvidarse de esta operación.
La Voyager 2 cambió obedientemente a un receptor de repuesto, pero no tenía la configuración adecuada y solo podía recibir señales en un rango de frecuencia muy estrecho de 96 hercios, y esto creó problemas.
El centro de control envió naturalmente señales en una frecuencia muy específica, pero como la Voyager se movía muy rápidamente en relación con la Tierra, debido al efecto Doppler, recibió una señal en una frecuencia diferente. Por lo tanto, el receptor se sintonizó para recibir señales en el rango de 100.000 hercios.
La Voyager 2 estaba en silencio
La primera reacción fue transferir la Voyager 2 al receptor principal, pero este receptor se rompió inmediatamente por completo. Como resultado, la NASA no pudo enviar comandos a la sonda espacial.
Esto resultó ser un problema mucho más serio de lo esperado. La velocidad relativa a la Tierra fue fácil de calcular, pero mucho peor fue que incluso cambios muy pequeños en la temperatura de la sonda de menos de 0,3 grados cambiaron el rango de frecuencia del receptor tanto que se interrumpió el contacto con la Tierra. Se encontró que incluso cuando se encendía un instrumento o se usaba uno de los motores de control, la temperatura de la sonda espacial cambiaba.
A lo largo de los años, los ingenieros de la NASA desarrollaron un modelo matemático completo para la Voyager que podía calcular la temperatura de la sonda dentro de una centésima de grado. El modelo fue desarrollado durante todo el vuelo de la sonda a Neptuno, la comunicación con ella se interrumpió durante varios días.
La Voyager envía las primeras imágenes a la Tierra
En marzo de 1979, la Voyager 1 llegó a Júpiter, y los científicos quedaron literalmente asombrados con las fantásticas fotografías enviadas al centro: nubes y una mancha roja en Júpiter, la luna naranja de Ío y una Europa blanca, toda cubierta de hielo.
Gran Mancha Roja de Júpiter. Foto tomada por Voyager 1
Los científicos aprendieron lo que significa "ciencia instantánea" cuando los periodistas de JPL inmediatamente pidieron explicaciones sobre las fotos que se recibieron hace apenas unas horas y, por lo tanto, no fueron analizadas cuidadosamente por los expertos.
Para muchos científicos que están acostumbrados a una vida tranquila y de repente se encontraron en una gran audiencia frente a decenas de periodistas que deseaban obtener una respuesta, esta fue una prueba real.
El clima lluvioso sobre Australia crea problemas
Durante el vuelo de la sonda sobre Australia, donde se encuentra una gran estación de seguimiento, las fuertes lluvias crearon problemas. La Voyager envió sus datos a la Tierra solo a 3,6 cm, y las ondas de radio de tan corta longitud apenas atravesaron las nubes de lluvia. Debido a esto, los datos desaparecieron en unas pocas horas.
Pero el evento inesperado solo ocurrió unos días después, cuando la Voyager 1 estaba en camino de Júpiter a Saturno.
Para una navegación confiable, es necesario conocer exactamente la posición de la Voyager, y esto tenía que suceder, en particular, fotografiando el satélite de Io junto con la masa de estrellas en el fondo. Por lo tanto, se utilizó una velocidad de obturación lenta, como resultado de lo cual Io en la fotografía parecía un disco blanco iluminado.
La tarea de analizar las fotografías en una computadora la realizó una joven empleada del equipo de navegación Linda Morabito. Descubrió que había algo sobre Io que parecía una nube. Io no tiene atmósfera, por lo que nadie esperaba nubes a unos cientos de kilómetros sobre la superficie.
Fuerzas de marea y actividad volcánica
Inmediatamente se sospechó que se trataba de una erupción volcánica, pero los expertos que pudieron estudiar las fotos estaban en una escapada de fin de semana. Por lo tanto, pasaron tres días completos antes de que la NASA pudiera decir que se descubrieron los primeros volcanes activos fuera de la Tierra.
La noticia fue de particular relevancia para tres científicos estadounidenses. Hace apenas una semana, publicaron un artículo en Science que predecía la existencia de volcanes como consecuencia de las poderosas fuerzas de marea de Júpiter y las lunas vecinas Europa y Ganímedes que actúan sobre Ío.
Cuatro meses después, la Voyager 2 se acercó a Júpiter. Los científicos ahora estaban listos para observar los volcanes en Ío y observar más de cerca la superficie de hielo intacta de Europa. Hoy se cree que esta superficie de hielo esconde el mar, cuya profundidad puede alcanzar los 100 km y en el que puede existir la vida.
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Y gracias a las mediciones de la Voyager, ahora sabemos que las fuerzas de las mareas hacen que la superficie sólida de Io se mueva hacia arriba y hacia abajo en cambios de elevación de hasta 100 metros. Por tanto, no es de extrañar que el calor generado como resultado de esto conduzca a una potente actividad volcánica.
La Voyager 1 vuela cerca de Titán
Fue un tiempo tranquilo antes de que la Voyager 1 volara a Saturno en noviembre de 1980. Los científicos pudieron volver a sentarse y contemplar con deleite las fantásticas fotografías de los anillos de Saturno. Sin embargo, las mayores expectativas se asociaron con el vuelo cerca de Titán. Este vuelo más allá de Titán descartó la capacidad de la Voyager 1 para continuar su vuelo a Urano y Neptuno.
Pero lo único que se podía ver era una capa de nubes anaranjadas completamente impenetrable. Sin embargo, se estudió la composición de la atmósfera, que es principalmente dióxido de carbono con una pequeña cantidad de metano. La presión de la superficie fue 1,6 veces más fuerte que la de la tierra.
Las mediciones han demostrado que se generan grandes cantidades de moléculas orgánicas en la neblina naranja alrededor de Titán cuando el metano se expone a la luz del sol. Esto significa que Titán, en cualquier caso, recibe muchas moléculas, que son un requisito previo para el surgimiento de la vida. Desafortunadamente, las mediciones mostraron una temperatura de menos 180 grados. Hace frío de por vida, pero es una temperatura que hace posible encontrar metano en la superficie del mar.
Todavía tuvieron que pasar 30 años antes de que la sonda espacial Cassini usando un radar pudiera ver los famosos mares de metano en los polos norte y sur de Titán a pesar de la capa de nubes.
La Voyager 2 se enfrenta a desafíos nuevamente
La Voyager 2 voló a Saturno en agosto de 1981 y al principio todo salió bien a pesar de los problemas con el receptor. Fotografió la pequeña luna Encelado, que, como sabemos hoy, hace erupción de enormes géiseres de grietas en la superficie cubierta de hielo, y tomó fotografías de la luna helada Hyperion, que se parece mucho a una esponja de lavado.
Pero entonces empezaron los problemas. El tocadiscos con instrumentos científicos se atascó, se perdieron muchos datos. Nuevamente, los ingenieros tuvieron que trabajar más, pero la situación continuó deteriorándose porque la NASA tenía 108 en lugar de 200 debido a los recortes de personal.
La gran carga de trabajo ha provocado la fatiga física y mental de muchos empleados.
Pero los problemas fueron identificados, estaban relacionados con la transmisión que controla el tocadiscos. El problema fue la lubricación. Cuando la plataforma giró rápidamente, la grasa salió volando de los engranajes en gravedad cero, lo que significaba que las partes metálicas se tocaban entre sí. Pequeñas virutas de metal aparecieron y se desprendieron, bloqueando el movimiento. El problema se puede evitar girando la plataforma lentamente.
Vuelo a Urano
Afortunadamente, hubo tiempo suficiente para resolver este problema, porque la Voyager 2 tuvo que volar de Saturno a Urano durante casi cinco años. Sin embargo, fue un momento difícil, porque, como ya se mencionó, el vuelo a Urano no fue del todo tranquilo.
Tres grandes estaciones de seguimiento en California, España y Australia tuvieron que actualizarse para recibir señales críticas del pequeño transmisor de la Voyager, que tenía solo 20 vatios. Una forma es conectar electrónicamente antenas parabólicas grandes de 64 metros con antenas más pequeñas de 34 metros para que puedan funcionar como una grande.
Otro problema fue la alta velocidad a la que la Voyager 2 sobrevoló a Urano. Las fotografías estaban muy borrosas, ya que la luz del sol en la región de Urano es tan débil que es necesario mantener el encuadre durante mucho tiempo. Todo esto ayudó a encontrar soluciones ingeniosas, además de lo que se hizo con el tocadiscos (al final, todo terminó con el hecho de que en lugar de girar solo una plataforma, por temor a que se atascara nuevamente, comenzaron a girar toda la sonda espacial).
Accidente al conocer a Urano
Cuando la Voyager 2 voló a Urano en enero de 1986, lo único que se pudo ver fue una gran bola de color verde azulado sin signos visibles de nubes. Lo que la Voyager vio parecía ser una capa de neblina en una atmósfera profunda compuesta de hidrógeno ligero y helio, con pequeñas cantidades de metano y otros carbohidratos.
Pero el vuelo de la Voyager fue recordado por algo diferente.
Foto de Urano de la Voyager 2
El 28 de enero de 1986, se suponía que la NASA enviaría las primeras fotografías de las pequeñas lunas de Urano, en particular, Miranda, donde, como resultó, hay escarpados acantilados de hielo de casi 10 kilómetros de altura. Pero la rueda de prensa no se llevó a cabo, porque aparecieron otras imágenes en las pantallas de televisión de la audiencia. Se mostró la explosión del transbordador espacial Challenger, en la que murieron siete astronautas.
Una y otra vez mostró una nube blanca de vapor de la explosión y dos cohetes auxiliares volando en diferentes direcciones. Después de eso, nadie quiso participar en la conferencia de prensa sobre Urano. Por lo tanto, la Voyager 2 abandonó silenciosamente Urano y comenzó su viaje de tres años a Neptuno.
Adios y un nuevo comienzo
En agosto de 1989, la Voyager 2 voló a Neptuno, el objetivo final del Gran Paseo que el Congreso nunca permitió.
Esta vez se trató de un verdadero festival de naves espaciales en Pasadena, donde se encuentra el JPL. Asistieron miles de personas que fueron premiadas con interesantes fotografías de un hermoso Neptuno azul con nubes blancas impulsadas por la tormenta a una velocidad de 2.000 km por hora.
Sigue siendo un misterio cómo un planeta a una distancia tan grande del Sol y con una temperatura muy baja (menos 215 grados) podría tener suficiente energía para crear tormentas tan poderosas.
Pronto llegó el momento de decir adiós a la Voyager 2. Y este adiós fueron fotografías de la gran luna helada Tritón, que sorprendió por la presencia de géiseres. Se han encontrado al menos 50 sitios con rastros largos y oscuros de alguna forma de erupción.
Algunas fotografías muestran que los géiseres alcanzan una altura de 8 kilómetros, donde se encuentran con una corriente en chorro en una atmósfera muy enrarecida. Ella extiende géiseres escarpados, convirtiéndolos en largas vetas de humo. Se cree que los géiseres son muy oscuros porque no solo contienen vapor, sino que también contienen polvo y materia orgánica.
El vuelo acaba de comenzar
El vuelo que pasó por Neptuno fue el final de la Gran Caminata, un viaje que se puede comparar con razón con aterrizar en la luna. Pero esto no fue una despedida del sistema solar, que ni la Voyager 1 ni la Voyager 2 habían abandonado todavía.
Para marcar la finalización, se tomó una fotografía de despedida de todos los planetas del sistema solar en 1990. En ellos, la Tierra es visible como un pequeño "punto azul claro". Esta instantánea de nuestra Tierra desde una distancia de 6 mil millones de kilómetros se ha convertido en una especie de símbolo que muestra el poco espacio que ocupamos en el universo.
Ambas sondas Voyager están ahora lejos de la órbita de Plutón y del cinturón de Kuiper, que está formado por pequeños planetas helados. Pero todavía tienen un viaje de miles de años antes de llegar al último puesto avanzado de nuestro sistema solar, a saber, la nube de Oort, que se considera el lugar de nacimiento de muchos cometas.
La Voyager 1 estableció un récord para viajar a 141 AU desde el Sol (una AU es la distancia de la Tierra al Sol).
La lenta Voyager 2 viajó solo 116 AU. Ambas sondas envían constantemente datos a la Tierra, que ahora están relacionados principalmente con el viento solar y el campo magnético solar.
Los científicos esperan mantenerse en contacto con las dos sondas espaciales antiguas hasta 2025. Estas dos sondas son representantes casi eternos de la humanidad, aunque es poco probable que las encuentre ninguna otra civilización.
Mensaje de los terrícolas
Ambos Voyager llevan consigo un mensaje de los terrícolas, escrito en una placa dorada de 30 centímetros montada a bordo.
El mensaje fue desarrollado por una comisión dirigida por el renombrado astrónomo y astrobiólogo Carl Sagan (Carl Sagan, 1934-1996). Dado que la probabilidad de que estas sondas se encuentren alguna vez es infinitamente pequeña, podemos tomar este mensaje como un mensaje para nosotros mismos.
Incluye imágenes y sonidos, que están encriptados en la placa. Ésta es una serie de imágenes que describen cómo se puede reproducir el contenido del plato. El juego debe realizarse a 16 2/3 rpm utilizando la aguja que está unida a la placa. Es anticuado, pero técnicamente correcto, si los destinatarios pueden descubrir la serie de imágenes.
Henrik og Helle Stub
