Voyager 1 , la enciclopedia libre

Voyager

Modelo de las sondas Voyager
Estado Activo
Tipo de misión Exploración de los planetas exteriores, la heliosfera y el medio interestelar
Operador NASA/JPL
ID COSPAR 1977-084A
no. SATCAT 10321
ID NSSDCA 1977-084A
Página web enlace
Duración de la misión 47 años, 5 meses y 19 días
Propiedades de la nave
Tipo de nave Mariner Júpiter-Saturno
Fabricante Jet Propulsion Laboratory
Masa de lanzamiento 721,9 kg
Potencia eléctrica 420 W
Comienzo de la misión
Lanzamiento 5 de septiembre de 1977, 12:56:00 UTC
Vehículo Titán IIIE
Lugar Cabo Cañaveral LC-41
Acercamiento a Júpiter y
Saturno
Acercamiento más próximo 5 de marzo de 1979 (Júpiter)
12 de noviembre de 1980 (Saturno)


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Júpiter visto desde la Voyager 1.

Voyager 1 es una sonda espacial lanzada por la NASA el 5 de septiembre de 1977 como parte del programa Voyager para estudiar el Sistema solar exterior y el espacio interestelar más allá de la heliosfera del Sol. Fue lanzada 16 días después de su nave gemela, Voyager 2. Se comunica a través de la Red del Espacio Profundo (DSN) de la NASA para recibir órdenes rutinarias y transmitir datos a la Tierra. La NASA y el JPL proporcionan datos de distancia y velocidad en tiempo real.[1]​ A una distancia de 167.45 UA (25.000 millones de km) de la Tierra a fecha de febrero de 2025,[1]​es el primer objeto construido por el hombre en alcanzar el espacio interestelar y actualmente es el más alejado del planeta Tierra.[2]​ La sonda abandonará el sistema solar al dejar atrás la nube de Oort, la frontera más distante del sistema solar, que alcanzará dentro de unos tres siglos y abandonará en aproximadamente 30 000 años.[3]​

La sonda sobrevoló Júpiter, Saturno y Titán, la luna más grande de Saturno. La NASA tenía la posibilidad de elegir entre hacer un sobrevuelo de Plutón o de Titán; la exploración de la luna de Saturno tuvo prioridad porque se sabía que tenía una atmósfera considerable.[4]​[5]​ Voyager 1 estudió el clima, los campos magnéticos y los anillos de los dos gigantes gaseosos y fue la primera sonda en proporcionar imágenes detalladas de sus lunas.

Como parte del programa Voyager y al igual que su nave hermana Voyager 2, la misión ampliada de la sonda espacial es localizar y estudiar las regiones y los límites de la heliosfera exterior y comenzar a explorar el medio interestelar. Voyager 1 cruzó la heliopausa y entró en el espacio interestelar el 25 de agosto de 2012, convirtiéndose en la primera sonda espacial en hacerlo.[6]​[7]​[8]​ Dos años después, Voyager 1 comenzó a experimentar una tercera ola de eyecciones de masa coronal del Sol que continuó al menos hasta el 15 de diciembre de 2014, lo que corroboró que la sonda se encuentra en el espacio interestelar.[9]​

En 2017, el equipo de Voyager activó con éxito los propulsores de maniobra de corrección de trayectoria (TCM) por primera vez desde 1980, lo que permitió prolongar la misión en aproximadamente dos a tres años.[10]​ Se espera que la misión ampliada de Voyager 1 continúe enviando datos científicos al menos hasta 2025, con una vida útil máxima que podría llegar hasta 2030.[11]​ Sus generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) podrían suministrar suficiente energía eléctrica para transmitir datos de ingeniería hasta 2036.[3]​

Trasfondo de la misión

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Historia

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Artículo principal: Voyager

Una propuesta de la década de 1960 para realizar un Grand Tour con el fin de estudiar los planetas exteriores condujo a la NASA a empezar a trabajar en una misión a principios de la década de 1970.[12]​ La información obtenida por la nave espacial Pioneer 10 ayudó a los ingenieros a diseñar a las Voyager para que pudieran enfrentar mejor la intensa radiación alrededor de Júpiter.[13]​ Aun así, poco antes del lanzamiento, se aplicaron tiras de papel aluminio de cocina a ciertos cables para mejorar el blindaje contra la radiación.[14]​

Inicialmente, la Voyager 1 fue planeada como la Mariner 11 del programa Mariner. Debido a recortes presupuestarios, la misión se redujo a un sobrevuelo de Júpiter y Saturno y se rebautizó como sondas Mariner Júpiter-Saturno. El nombre se cambió a Voyager cuando los diseños de las sondas empezaron a diferir sustancialmente de las misiones Mariner.[15]​

Componentes de la nave

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La antena parabólica de alta ganancia de 3,7 m de diámetro utilizada en la nave Voyager

La Voyager 1 fue construida por el Laboratorio de Propulsión a Reacción (JPL). Cuenta con 16 motores de hidrazina, giroscopios de estabilización de tres ejes e instrumentos de referencia para mantener la antena de radio de la sonda orientada hacia la Tierra. En conjunto, estos instrumentos forman parte del Subsistema de Control de Actitud y Articulación (AACS), junto con unidades redundantes de la mayoría de los instrumentos y ocho propulsores de reserva.[16]​ La nave espacial también incluye 11 instrumentos científicos para estudiar objetos celestes tales como planetas mientras viaja por el espacio.[17]​

Sistema de comunicación

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El sistema de radiocomunicación de la Voyager 1 fue diseñado para ser utilizado dentro y fuera de los límites del Sistema Solar. Dispone de una Antena Cassegrain de 3,7 metros (12 pies) de diámetro y de alta ganancia para enviar y recibir ondas de radio a través de las tres estaciones de la Red de Espacio Profundo en la Tierra. Normalmente, la nave transmite datos a la Tierra a través del canal 18 de la Red de Espacio Profundo, utilizando una frecuencia de 2,3 GHz u 8,4 GHz, mientras que las señales de la Tierra a la Voyager se transmiten a 2,1 GHz.[18]​

Cuando la Voyager 1 no puede comunicarse con la Tierra, su grabadora digital (DTR) puede registrar unos 67 kilobytes de datos para su posterior transmisión.[19]​ Desde el 2023, las señales de la Voyager 1 tardan más de 22 horas en llegar a la Tierra.[1]​

Suministro energético

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Voyager 1 tiene tres generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) montados en un brazo. Cada MHW-RTG contiene 24 esferas prensadas de óxido de plutonio-238.[20]​ Los RTG generaban unos 470 W de energía eléctrica en el momento del lanzamiento, mientras que el resto se disipaba en forma de calor residual.[21]​ La potencia de los RTG disminuye con el tiempo debido a la semivida de 87.7 años del combustible y a la degradación de los termopares, pero podrán seguir manteniendo algunas de sus operaciones al menos hasta 2025.[17]​[20]​

  • Diagrama del contenedor de combustible RTG, mostrando las esferas de óxido de plutonio-238.
    Diagrama del contenedor de combustible RTG, mostrando las esferas de óxido de plutonio-238.
  • Esquema de la estructura del RTG, con los termopares de silicio-germanio productores de energía.
    Esquema de la estructura del RTG, con los termopares de silicio-germanio productores de energía.
  • Modelo de una unidad RTG.
    Modelo de una unidad RTG.

Computadoras

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A diferencia de los demás instrumentos de la Voyager, el funcionamiento de las cámaras para la luz visible no es autónomo, sino que se controla mediante una tabla de parámetros de imagen contenida en uno de los ordenadores digitales, el Subsistema de Datos de Vuelo (FDS). Desde los años 90, la mayoría de las sondas espaciales están equipadas con cámaras completamente autónomas.[22]​

El subsistema de comandos informáticos (CCS) controla las cámaras. El CCS contiene programas informáticos fijos, como por ejemplo decodificación de comandos, rutinas de detección y corrección de fallos, rutinas de apuntamiento de antenas y rutinas de secuenciación de naves espaciales. Este ordenador es una versión mejorada del que se utilizó en los orbitadores Viking de la década de 1970.[23]​

El Subsistema de Control de Actitud y Articulación (AACS) controla la orientación de la nave espacial (su actitud). Mantiene a la antena de alta ganancia apuntando hacia la Tierra, controla los cambios de actitud y orienta la plataforma de exploración. Los sistemas AACS de ambos Voyager son idénticos.[24]​[25]​

Desarrollo de la misión

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Lanzamiento y trayectoria

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Lanzamiento de la Voyager 1 a bordo de un Titan IIIE.
Animación de la trayectoria de Voyager 1 desde septiembre de 1977 hasta el 31 de diciembre de 1981.

La sonda Voyager 1 fue lanzada el 5 de septiembre de 1977 desde el Complejo de Lanzamiento 41 de la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, a bordo de un cohete Titán IIIE. La sonda Voyager 2 había sido lanzada dos semanas antes, el 20 de agosto de 1977. A pesar de haber sido lanzada después, la Voyager 1 llegó antes tanto a Júpiter[26]​ como a Saturno, siguiendo una trayectoria más corta.[27]​[28]​

El lanzamiento de la Voyager 1 estuvo a punto de fracasar porque la segunda etapa LR-91 del Titán se apagó prematuramente, dejando 540 kg de combustible sin quemar. Al detectar la anomalía, las computadoras a bordo de la etapa Centauro ordenaron un encendido mucho más largo de lo previsto para compensar. La Centauro prolongó su propio encendido y fue capaz de proporcionar a la Voyager 1 la velocidad adicional que necesitaba. En el momento de la desconexión, la Centauro estaba a sólo 3,4 segundos de agotar su combustible. Si el mismo fallo se hubiera producido durante el lanzamiento de la Voyager 2 unas semanas antes, la Centauro se habría quedado sin propulsante antes de que la sonda alcanzara la trayectoria correcta. Durante el lanzamiento de la Voyager 1, Júpiter estaba en una posición más favorable en relación con la Tierra que durante el lanzamiento de la Voyager 2.[29]​

La órbita inicial de la Voyager 1 tenía un afelio de 8,9 UA (830 millones de millas), apenas por debajo de la órbita de Saturno, que es de 9,5 UA (1331 millones de kilómetros). La órbita inicial de la Voyager 2 tenía un afelio de 6,2 UA (927 millones de kilómetros), considerablemente menor que la de Saturno.[30]​[31]​

Júpiter

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Imagen de la actividad volcánica de Ío.

Voyager 1 realizó sus primeras fotografías de Júpiter en enero de 1979 y alcanzó su máximo acercamiento el 5 de marzo de 1979 a una distancia de 278 000 km. En su misión a Júpiter realizó 19 000 fotografías, en un periodo que duró hasta abril.[26]​

Debido a la máxima resolución permitida por tal acercamiento, la mayor parte de las observaciones acerca de los satélites, anillos, campo magnético y condiciones de radiación de Júpiter fueron tomadas en un periodo de dos días alrededor de dicho acercamiento.

Para fotografiar el planeta Júpiter, la NASA optó por el Sistema Bicolor Simplificado del inventor mexicano Guillermo González Camarena, que era más simple en cuanto a electrónica que el sistema estadounidense NTSC, para una misión a tan larga distancia.

Se acercó a 18 641,76 km del satélite Ío de Júpiter y pudo observar por primera vez actividad volcánica fuera de la Tierra, algo que pasó inadvertido para las Pioneer 10 y 11. El descubrimiento fue realizado por la ingeniera de navegación Linda A. Morabito durante un examen de una fotografía varias horas después del sobrevuelo.[26]​

Saturno

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Acelerada por el campo gravitatorio de Júpiter, alcanzó Saturno el 12 de noviembre de 1980, acercándose a una distancia de 124 200 km. En esta ocasión descubrió estructuras complejas en el sistema de anillos del planeta y consiguió datos de la atmósfera de Saturno y de su mayor satélite natural, Titán, del que pasó a menos de 6500 km.[28]​ Debido al descubrimiento de atmósfera en este satélite, los controladores de la misión decidieron que la Voyager 1 hiciera una mayor aproximación a esta luna, sacrificando así las siguientes etapas de su viaje, Urano y Neptuno, que fueron visitadas por su gemela Voyager 2.[32]​

Este segundo acercamiento a Titán aumentó el impulso gravitatorio de la sonda, alejándola del plano de la eclíptica y poniendo fin a su misión planetaria.

La Tierra y la Luna fotografiadas por la Voyager 1 el 18 de septiembre de 1977. La imagen fue procesada para equilibrar la luminosidad de ambos cuerpos.

En los límites del sistema solar

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El 17 de febrero de 1998 a las 23:10 (hora europea), la Voyager 1 se encontraba a 10 400 000 000 km de la Tierra, récord establecido una década antes por la sonda Pioneer 10.

En septiembre de 2004, la Voyager 1 alcanzó una distancia de 14 000 millones de kilómetros (93,2 UA, 8700 millones de millas o 13 horas luz) del Sol y es, por lo tanto, el objeto más lejano construido por el ser humano. El 15 de agosto de 2006, la sonda Voyager 1 alcanzó la distancia con respecto al Sol de 100 UA, esto es, casi 15 000 millones de kilómetros. En 2020 alcanzó la distancia de 148 UA.[1]​

Se aleja con una velocidad de 3,6 unidades astronómicas (29 minutos-luz) por año del Sol, lo que corresponde a 17 km/s. Medidas exactas apuntan a que la velocidad disminuye muy lentamente de forma imprevista. Las causas de este frenado son objeto de diversas controversias.

En una declaración de prensa, el 24 de mayo de 2005 la NASA declaró que la Voyager 1 había alcanzado, como primer objeto construido por el humano, la zona llamada frente de choque de terminación, y continuará viajando por la región conocida como heliofunda, la última frontera del sistema solar, próxima a la heliopausa.

Un punto azul pálido (Pale Blue Dot). Puede observarse la Tierra como un punto de luz situado en la parte central de la imagen. La fotografía fue tomada por el Voyager 1 en febrero de 1990 a una distancia de seis mil millones de kilómetros de la Tierra.

Al viajar muy distante del Sol, para su funcionamiento, la Voyager 1 recibe su energía de tres generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG), que convierten el calor de la desintegración radiactiva del plutonio en electricidad, en lugar de los paneles solares utilizados en otras muchas sondas para viajes interplanetarios. Se estimó que la energía generada por esta pila nuclear bastaría para alimentar los principales sistemas hasta el año 2025. Los datos de degradación del RTG muestran que se ha conservado en mejor estado de lo previsto, por lo que la duración debería ser mayor.[33]​

La Voyager 1 lleva consigo en su viaje espacial uno de los dos discos con sonidos de la Tierra Sound of Earth.

El 31 de marzo de 2006, operadores de radio amateur del AMSAT en Alemania rastrearon y recibieron ondas de radio provenientes del Voyager 1 usando una antena parabólica de 20 m (66 pies) en la ciudad de Bochum, con una técnica de integración larga. Los datos fueron comparados y verificados contra los datos de la estación en Madrid, España de la Red del espacio profundo. Se cree que este es el primer intento exitoso de localización del Voyager 1 por aficionados.

En mayo de 2008, el Voyager 1 estaba en 12,45° declinación y a 17 125 horas de ascensión recta, en dirección de la constelación de Ofiuco.[34]​

Misión interestelar

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Posición de las sondas interestelares lanzadas desde la Tierra. Voyager 1 no será adelantada por ninguna sonda lanzada hasta ahora.

Ambas sondas Voyager tendrán suficiente energía para operar hasta el año 2025.[35]​

AÑO-DÍA Término de sus funciones científicas
14 de febrero de 1990 Se apagan las cámaras de ángulo amplio y ángulo estrecho del Imaging Science Subsystem (ISS) para ahorrar energía.
2007-032 Se apaga el Subsistema de Plasma (PLS). En 2007-013 se apaga el calentador de este instrumento.
2008-015 Apagado del experimento de Radioastronomía Planetaria (PRA).
~FIN 2010 Apagado de la plataforma de escaneado y las observaciones UV.
~2015* Terminan las operaciones con la cinta de datos (DTR).
~2016 Terminan las operaciones con los giroscopios.
~2020 Se inicia el apagado selectivo de instrumentos.
2025** No se podrá dar energía a ningún instrumento.

* Las operaciones con la cinta de datos están sujetas a la capacidad de recibir datos a 1,4 kbps a través de la DSN (Red de espacio profundo), pudiendo alargarse en caso de usar una futura red con más sensibilidad.

** No antes de esta fecha.

El 7 de julio de 2009 la Voyager 1 estaba a 109,71 UA (16 414 millones de kilómetros) del Sol, cuando cruzó el frente de choque de terminación entrando en la heliofunda, la zona terminal entre el sistema solar y el espacio interestelar, una vasta área donde la influencia del Sol cede ante las radiaciones de otros cuerpos lejanos de la galaxia. A esta distancia, las señales del Voyager 1 tardaban más de catorce horas en alcanzar el centro de control en el Jet Propulsion Laboratory en La Cañada Flintridge, California.

Desde el 8 de abril de 2011, a 17 490 millones de kilómetros del Sol,[36]​ detectó un cambio en el flujo de partículas por la cercanía del fin de la heliosfera, que resulta ser ovalada. Los científicos saben que es así debido a la forma en que se comportaba el viento solar al paso de la Voyager.

Esta corriente de partículas cargadas forma una burbuja alrededor nuestro sistema solar conocido como la heliosfera. El viento se desplaza a velocidad "supersónica" hasta que cruza con una onda de choque llamado choque de terminación.

A este punto, el viento disminuye drásticamente su velocidad y se calienta en una región llamada la heliopausa. La Voyager ya determinó que la velocidad del viento en su ubicación presente se ha reducido a cero. Esto significa que Voyager ya alcanzó la región donde el viento solar empieza a dar vuelta sobre sí mismo mientras se estrella contra las partículas del espacio interestelar.

El 14 de junio de 2012, la NASA anunció que la Voyager 1 ha informado de un marcado aumento en la detección de partículas cargadas del espacio interestelar, que normalmente son desviadas por los vientos solares dentro de la heliosfera.

Esto es considerado como el borde del sistema solar a una distancia de 120,07 UA (17 860 millones de kilómetros) de la Tierra, ya la sonda comienza a entrar en el espacio interestelar.[37]​

El 12 de septiembre de 2013, los científicos de la NASA alcanzaron un consenso basándose en las observaciones que mostraron una brusca disminución de electrones por metro cúbico desde el 25 de agosto de 2012, cuando esta se redujo hasta 0,08 electrones, quedando dentro de las estimaciones que los modelos actuales predicen para más allá del sistema solar, que estaría entre 0,05 y 0,22 electrones por metro cúbico. De esta manera, la Voyager 1 se convierte en el primer objeto creado por el humano en superar la heliopausa y adentrarse en el espacio interestelar.[38]​

El 28 de noviembre de 2017, los científicos de la NASA consiguieron corregir la actitud de la trayectoria de la sonda gracias a los propulsores TCM (de «maniobra de corrección de trayectoria») que son iguales que los propulsores de actitud en tamaño y capacidad y están en la parte trasera de la sonda. Desde que la Voyager 1 pasó por Saturno, cuatro décadas antes, no se habían vuelto a usar. La reorientación pudo hacerse mediante pulsos de 10 milisegundos; una maniobra de precisión, sobre todo teniendo en cuenta que las señales de control tardaron 19 horas y 35 minutos en llegar a la sonda.[39]​

El 23 de febrero de 2017, a 20 916 millones de kilómetros (137,747 UA, o sea, 19 h y 22 min horas-luz de la Tierra), la sonda se dirige al centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, dejando el espacio dominado por la influencia de nuestro Sol desde el 25 de agosto de 2012 y entrando así en el espacio entre las estrellas, el espacio interestelar.[40]​

El 4 de diciembre de 2017, la NASA informó que el equipo de técnicos del VOYAGER 1, trabajando con los propulsores TCM (de corrección de trayectoria), lograron reorientar la antena de alta ganancia hacia la Tierra. Con este procedimiento se espera incrementar la vida útil de la sonda hasta, por lo menos, el año 2025. Desde su lanzamiento, en 1977, estas correcciones de la posición de la nave respecto a la Tierra se hacían con los impulsores de control de actitud, pero estos se han degradado con el paso del tiempo y el continuo uso. Los propulsores TCM, en cambio, estaban inactivos desde hace cuatro décadas, oportunidad en que se utilizaron para maniobrar la nave y apuntar con precisión los instrumentos hacia los planetas estudiados.

El 30 de octubre de 2022 la sonda se encontraba a una distancia de 23 733 708 715 km (158,650043 UA, o sea, 21 h, 59 min, 27 s luz de la Tierra).[1]​

El 20 de abril de 2024, tras evitar el uso de un chip defectuoso en el ordenador de a bordo, posiblemente dañado por la radiación interestelar, que hacía que desde el 14 de noviembre del anterior año los datos recibidos desde la sonda fuesen inintelegibles, el equipo encargado de la misión volvió a recibir datos utilizables que le permitieron comprobar el estado y la salud de la sonda. El equipo lo consiguió haciendo que la parte del código almacenado en el chip de memoria FDS dañado fuese distribuido entre el código del resto de chips de memoria.[41]​[42]​

Disco de oro de las Voyager

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Artículo principal: Disco de oro de las Voyager
Disco de oro de las Voyager.

El disco de oro de las Voyager (titulado en inglés como "The Sounds of Earth", en español como Sonidos de la Tierra) son dos discos fonográficos de cobre bañado en oro y de 30 cm de diámetro que acompañan a las sondas espaciales Voyager, lanzadas en 1977 y que tardarán 40 000 años en alcanzar las proximidades de la estrella más cercana a nuestro sistema solar.[43]​

Como las sondas son muy pequeñas comparadas con la inmensidad del espacio interestelar, la probabilidad de que una civilización que viaja por el espacio se encontrase con ellas es muy pequeña, sobre todo porque las sondas con el tiempo dejarán de emitir cualquier tipo de radiación electromagnética. Si alguna vez se encontrase con una especie extraterrestre, lo más probable es que sea en el momento en que pase por la estrella más cercana en la trayectoria de la Voyager 1, que alcanzará dentro de 40 000 años.

Véase también

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Referencias

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  1. ↑ a b c d e «Voyager – Mission Status». Jet Propulsion Laboratory (en inglés). National Aeronautics and Space Administration. Archivado desde el original el 1 de enero de 2018. Consultado el 17 de febrero de 2025. 
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  3. ↑ a b «Voyager – Frequently Asked Questions». Jet Propulsion Laboratory (en inglés). Archivado desde el original el 13 de agosto de 2023. Consultado el 21 de febrero de 2025. 
  4. ↑ «New Horizons conducts flyby of Pluto in historic Kuiper Belt encounter» [New Horizons sobrevuela Plutón en un histórico encuentro en el Cinturón de Kuiper] (en inglés). 21 de julio de 2015. Archivado desde el original el 6 de septiembre de 2015. Consultado el 2 de septiembre de 2015. 
  5. ↑ «What If Voyager Had Explored Pluto?» (en inglés). Archivado desde el original el 13 de abril de 2020. Consultado el 2 de septiembre de 2015. 
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  8. ↑ «Voyager 1, primer objeto hecho por el ser humano en salir del sistema solar». eltiempo.com. Consultado el 7 de abril de 2015. 
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  10. ↑ Wall, Mike (1 de diciembre de 2017). «Voyager 1 Just Fired Up its Backup Thrusters for the 1st Time in 37 Years» [Voyager 1 acaba de encender sus propulsores de reserva por primera vez en 37 años] (en inglés). Space.com. Archivado desde el original el 3 de diciembre de 2017. Consultado el 21 de febrero de 2025. 
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