Cómo las sondas Voyager continúan funcionando décadas después del lanzamiento

Pasadena, California (CNN) Cuando las sondas Voyager se lanzaron con semanas de diferencia en 1977, nadie esperaba que la misión de la nave espacial gemela se extendiera de 4 a 45 años.

Ahora, el equipo de la misión se está volviendo creativo con sus estrategias para impulsar e instrumentar tanto a la Voyager 1 como a la 2 para que ambas sondas puedan continuar recopilando datos valiosos mientras exploran el espacio interestelar desconocido.

Voyager 1 es actualmente la nave espacial más alejada de la Tierra 15 mil millones de millas (24 mil millones de kilómetros) de distancia, mientras que la Voyager 2 pasó a más de 12 mil millones de millas (20 mil millones de kilómetros) de la Tierra. Ambos están en el espacio interestelar y son la única nave espacial que opera más allá de la heliosfera, la burbuja de campos magnéticos y partículas del sol que se extiende más allá de la órbita de Plutón.

Como la única extensión de la humanidad de la burbuja protectora de la heliosfera, las dos sondas están solas incluso durante su viaje espacial, ya que viajan en diferentes direcciones.

Piensa en los planetas del sistema solar como existentes en una dimensión. La trayectoria de la Voyager 1 lo levantó y lo sacó del plano planetario después de pasar Saturno, mientras que la Voyager 2 pasó por encima de Neptuno y se movió hacia abajo y fuera del plano planetario, dijo Susan Dodd, gerente del programa de motores a reacción de la Voyager de la NASA. Laboratorio en Pasadena, California.

La información recopilada por estas sondas de larga vida ayuda a los científicos a aprender sobre la forma de cometa de la heliosfera y cómo protege a la Tierra de las partículas energéticas y la radiación del espacio interestelar.

Los datos invaluables de la Voyager 2 son recopilados y devueltos a la Tierra por sus cinco instrumentos científicos, mientras que la Voyager 1 todavía tiene cuatro instrumentos operativos después de fallar al principio de la misión.

Pero se necesitó mucho cuidado y supervisión para lograr que los «personas mayores» actuaran, dijo Dodd.

“Las describo como hermanas gemelas”, dijo Dodd a CNN. “Uno ha perdido la audición y necesita audífonos y el otro ha perdido el sentido del tacto. Así que han fallado de manera diferente con el tiempo. Pero en general son muy saludables para su edad. «

Los instrumentos diseñados para mirar planetas cuando las sondas Voyager viajaron a través del sistema solar en la década de 1980 se apagaron para refrescar la memoria de la misión interestelar que comenzó en 1990, dijo Dodd. La Voyager 1 alcanzó el límite de la heliosfera en 2012, y la Voyager 2, más lenta, cruzó el límite en 2018.

Ambas sondas Voyager se basan en generadores termoeléctricos de radioisótopos. El suministro de energía nuclear pierde 4 vatios por año a medida que el plutonio del que depende se descompone lentamente y su calor se convierte en electricidad. Con el tiempo, el equipo de la Voyager ordenó a las sondas que apagaran los calentadores de los instrumentos y otros sistemas no esenciales.

«Pero (la Voyager) también se enfría mucho, y tenemos que mantener las líneas de propulsión lo suficientemente calientes, alrededor de 2 grados centígrados. (35,6 grados Fahrenheit). Si se enfrían, podemos perder nuestra capacidad de identificar la Tierra. Así que es un acto de equilibrio entre la energía y el calor y cómo lanzamos la nave espacial», dijo Dodd.

Un delicado equilibrio

El equipo se sorprendió gratamente de que los instrumentos se recalibraran para ser un poco más sensibles en la recopilación de datos, ya que algunos de los detectores de la Voyager funcionan mejor cuando hace más frío.

«Una forma de verlo es que las dos Voyager pueden considerarse cabañas en la cima de una montaña, y hace mucho frío allí», dijo Linda Spilker, científica del proyecto Voyager en JPL. Poco a poco tendrás que hacerlo. apague las luces interiores para ahorrar energía. Y también tienes que bajar el termostato y aún así te va bien».

La Voyager 2 comenzó a usar una pequeña reserva de energía de respaldo, parte de un mecanismo de seguridad que permitirá a la nave espacial mantener otro instrumento científico en funcionamiento hasta 2026, en lugar de este año. El mecanismo de seguridad, que protege los instrumentos en caso de un cambio significativo en el flujo de energía de la nave espacial, contenía una pequeña cantidad de energía que actuaba como circuito de respaldo.

Ese poder ahora se puede usar para alimentar los instrumentos de la Voyager 2.

Los sistemas eléctricos de la nave espacial permanecen estables en gran medida, por lo que el equipo decidió que era un pequeño riesgo por la mayor recompensa de recopilar datos científicos. El equipo continuará monitoreando el voltaje de la Voyager 2 y tomará las medidas apropiadas si hay fluctuaciones.

Si esta estrategia funciona para la Voyager 2, también podría usarse para la Voyager 1, ya que el equipo debe considerar apagar otro instrumento científico en la nave espacial en 2024.

«En lugar de apagar el instrumento científico, nos gustaría hacer algo muy creativo, en cuanto a ingeniería, para obtener otro año de datos científicos», dijo Dodd. «Opera la nave espacial de una manera para la que nunca fue diseñada».

El Plasma Science Instrument de la Voyager 2 todavía está operativo, por lo que puede medir directamente la densidad del plasma en el espacio interestelar. El plasma cósmico es un material compuesto de partículas cargadas cuyo movimiento está controlado por fuerzas eléctricas y magnéticas, según NASA.

«Piense en ello como un océano en el espacio, con olas, turbulencia y actividad, y los instrumentos de la Voyager pueden medir lo que está pasando», dijo Spilker. «Antes de ir a un lugar nuevo, haces predicciones sobre lo que podrías encontrar cuando llegues allí. Con la Voyager, aprendimos a sorprendernos».

Los científicos esperaban que la densidad del plasma disminuyera a medida que la Voyager se alejaba del sol, pero en cambio aumentó. Y las sondas pueden medir y ver los choques que irradian del sol, dijo Spilker.

Mientras tanto la Voyager 1 como la 2 se mantengan en buen estado, es probable que las sondas envejecidas continúen con sus misiones sin precedentes en los años venideros.