Las sondas Voyager son dos: la Voyager 1 y la Voyager 2, ambas fueron construidas idénticas en el JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA. Desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Cabo Cañaveral, Florida, la Voyager 2 fue lanzada primero al espacio, el 20 de agosto de 1977; La Voyager 1 fue lanzada el 5 de septiembre de 1977. Ambas naves espaciales fueron entregadas al espacio, venciendo la gravedad de la tierra, a bordo de los cohetes desechables Titán-Centauro. Esto ocurrió hace 44 años y las sondas siguieron navegando desde entonces hasta la actualidad, en que continúan explorando y enviando datos a la Tierra.
Esta nota se la dedico a mis colegas y amigos: ingeniero mecánico electricista José Agustín Altamira e ingeniero electricista electrónico Jorge Ernesto Del Pin, ambos fallecidos durante 2021 (QEPD).
También agradezco a mi hijo: ingeniero en computación José Pablo Alberto Andreotti y a mi esposa Nora Alicia Rava, por su ayuda cuando mi computadora dijo “basta” con esta nota en su interior, que me permitieron extraerla.
Ubicación espacial
Para ubicarnos en el recorrido de las Sondas en el espacio, deberemos tener presentes la Fig. 1 y la Fig.2. El Sol de nuestro Sistema Solar, es una, de las de alrededor de 100.000.000.000 de estrellas de nuestra Galaxia, la Vía Láctea, y se cree que hay probablemente al menos 100.000.000.000 (cien mil millones) de galaxias en el Universo.
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| Fig. 1 – Nuestra Galaxia, la Vía Láctea y nuestro Sistema Solar, constituido por el Sol y los planetas que giran en órbita alrededor de él, como se muestra en la Fig. 2. |
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| Fig. 2 – Nuestro Sistema Solar, constituido por el Sol y los planetas que giran en órbita alrededor de él: Mercurio, Venus, La Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno |
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| Fig. 3 – Montaje de la Sonda Voyager 2 en el JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA |
La misión era doble. En primer lugar, y como misión principal, visitarían los grandes planetas exteriores del Sistema Solar (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) (Fig. 2) y sus lunas. En sus visitas a estos planetas, proporcionarán interesantísimos nuevos datos y miles de fotografías. Después, continuarían su viaje más allá de las órbitas planetarias, aportando nueva información sobre los límites del Sistema Solar y el espacio interestelar. En segundo lugar, llevarían consigo un disco, en cada una de las sondas, portador de música, sonidos e imágenes de la Tierra, dirigido a posibles seres vivos inteligentes, que pudieran acceder a este mensaje, grabado en en 55 idiomas diferentes. El mensaje es transmitido por un disco fonográfico de cobre bañado en oro de 30 cm de diámetro, que se encuentra montado en la estructura de las sondas y contiene sonidos e imágenes seleccionadas para retratar la diversidad de la vida y la cultura en la Tierra. (Fig. 4)
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Fig. 4 – El disco de cobre bañado en oro llevado a bordo de cada una de las sondas |
Al viajar tan lejos del Sol, su fuente de energía eléctrica no pueden ser paneles solares. En su lugar, llevan unos Generadores Termoeléctricos de Radioisótopos, de Algunos cientos de Vatios (Multihundred-Watt radioisotope thermoelectric generators) (MHW RTG), desarrollados para las sondas Voyager (Voyager 1 y Voyager 2) (Fig. 7), que proporcionan energía eléctrica gracias a la desintegración radiactiva de Plutonio-238. Se calcula que obtendrán energía hasta el año 2025 o puede que incluso hasta 2030, por lo que seguirán enviando información a la Tierra hasta esa fecha. Pero incluso una vez agotadas estas "pilas nucleares", continuarán desplazándose por el espacio a unos 14 km/s por inercia. Esta energía eléctrica se usa para alimentar todo el instrumental y equipos electrónicos de a bordo, como el radio transceptor que se utiliza para comunicarse con la Tierra, las computadoras, etc.
Las Voyager 1 y 2 son naves espaciales idénticas. Cada una está equipada con instrumentos para realizar 10 experimentos diferentes. Los instrumentos incluyen cámaras de televisión, sensores infrarrojos y ultravioleta, magnetómetros, detectores de plasma y sensores de rayos cósmicos y partículas cargadas. (Fig. 7)
Cada sonda Voyager está equipada con 3 generadores termoeléctricos de radioisótopos de varios cientos de vatios (MHW RTG). Cada RTG incluye 24 esferas de óxido de plutonio prensadas y proporciona suficiente calor para generar aproximadamente 158 W de energía eléctrica en el lanzamiento. En conjunto, los RTG suministraron a cada sonda 474 vatios en el lanzamiento (reduciéndose a la mitad cada 87,7 años). Se predijo que permitirían que las operaciones continuaran hasta al menos 2020 y ya lo han hecho. (Fig. 7)
Leyes de Newton (Nos permiten explicar el movimiento de la sonda)
Las leyes de Newton de la mecánica, son tres principios que sirven para describir el movimiento de los cuerpos:
1) Primera ley o ley de la inercia: La ley de la inercia o primera ley, postula que un cuerpo permanecerá en reposo o en movimiento recto con una velocidad constante, a menos que se aplique una fuerza externa sobre el mismo.
Dicho de otro modo, no es posible que un cuerpo cambie su estado inicial (sea de reposo o movimiento) a menos que intervengan una o varias fuerzas.
Σ F = 0 ↔ dv/dt = 0
Donde: Σ F es la sumatoria de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y dv/dt es la variación de velocidad del cuerpo, o sea su aceleración
2) Segunda ley o ley fundamental de la dinámica: La ley fundamental de la dinámica, segunda ley de Newton o ley fundamental, postula que la fuerza neta que es aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere en su trayectoria.
F= m.a
Donde:
F = fuerza neta aplicada sobre el cuerpo
m = masa del cuerpo, expresada en Kg.
a = aceleración, expresada en m/s²
3) Tercera ley o principio de acción y reacción: la tercera ley de Newton dice que toda acción genera una reacción igual, pero en sentido opuesto: La fuerza de reacción tendrá la misma dirección y magnitud que la fuerza de acción, pero en sentido contrario a esta.
Aplicación de las leyes de Newton a las Sondas
Aplicación de la1º Ley: Una vez que las sondas fueron impulsadas por los cohetes desechables Titán-Centauro, saliendo fuera de la influencia de la gravedad de la Tierra, viajarán a la velocidad constante y dirección alcanzadas, por inercia, mientras no se aplique ninguna fuerza sobre ellas. Al no haber atmósfera que produzca frotamiento, viajarán libremente, hasta que la influencia de la atracción gravitatoria de algún cuerpo las afecte.
Aplicación de la 2º Ley: Las sondas viajarán libremente a la velocidad constante obtenida de los cohetes del lanzamiento, hasta que la gravedad de algún planeta, o del sol las afecte, aplicando así una fuerza sobre ellas, acelerándolas según la 2º Ley.
Aplicación de la 3º Ley: Las sondas usan propulsores para realizar el control de actitud, como veremos a continuación. Estos propulsores son pequeños cohetes, que funcionan bajo el principio de acción y reacción, generando empuje sobre las sondas mediante la expulsión al exterior de gases que provienen de la cámara de combustión
Control de Actitud.
Es el proceso de controlar la orientación de un vehículo aeroespacial con respecto a un sistema de referencia específico.
Las acciones que constituyen dicho proceso son tres: alabeo (o balanceo, o rolido), cabeceo y guiñada, las que se muestran en la Fig. 5 para el caso de un avión.
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| Fig. 5 – Acciones del control de gestión, aplicadas a un avión. En inglés: alabeo = roll; cabeceo= pitch; guiñada= yaw. |
En el caso de los aviones (aeronaves), dado que viajan dentro de la atmósfera, las acciones del control de actitud se aplican mediante el movimiento de los alerones de alas y cola. Pero para las sondas, que viajan en el espacio, donde no hay aire, no se pueden aplicar las acciones del control de actitud de los aviones. En su lugar se utilizan propulsores, que son pequeños cohetes, que usan hidracina como propelente (combustible) y probablemente oxígeno líquido, como comburente. Su actuación está determinada por sensores y un algoritmo. El control de actitud, al cambiar la posición de las naves, también permite modificar su trayectoria. El propelente y el comburente viajan almacenados, para ir siendo utilizados durante toda la trayectoria. Los propulsores se alimentan de combustible desde un único tanque esférico de titanio, de 70 cm de diámetro, que contenía 100 kg de hidracina en el momento del lanzamiento, lo que proporcionará suficiente combustible hasta el año 2034.
Las sondas Voyager tienen incorporados un conjunto de16 pequeños propulsores de hidracina (hydrazine thrusters), como se muestra en la Fig. 7, que proporcionan a la Voyager la capacidad de control de actitud y corrección de trayectoria. Cada uno de estos pequeños propulsores tiene un empuje de solo 85,048 gramos y se produce como pulsos de muy pequeña duración, del orden de los milisegundos.
En la Fig. 6 se pueden ver los fogonazos de las salidas de las cámaras de combustión de los propulsores en el espacio (sin atmósfera) y también se puede ver que para rotar una nave espacial (alabeo), se disparan un par de cohetes propulsores, en lados opuestos del vehículo en la misma dirección y sentidos opuestas. Para detener la rotación, se dispara un segundo par para producir un par opuesto.
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Fig. 6 – Rotación de una nave espacial por acción de dos propulsores |
La disciplina que estudia los tres elementos esenciales para el control de la actitud (sensores, actuadores y algoritmos) se conoce como GNC que significa Guidance, Navigation and Control en inglés y Guiado, Navegación y Control en español.
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| Fig. 7– Vista de todas las partes de un sonda Voyager |
Asistencia gravitatoria
El concepto principal de las maniobras de asistencia gravitatoria es que, al planificar cuidadosamente la trayectoria de una nave espacial, se puede utilizar el sobrevuelo cercano a un planeta para cambiar la dirección del movimiento de la nave espacial, así como para proporcionar un aumento significativo de su velocidad.
Denominaremos “encuentro” de la sonda con el planeta, al lapso de tiempo en que la sonda es influenciada por la gravedad del planeta.
La notación que usaremos: (antes del encuentro)
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Vo – velocidad de la sonda con respecto al planeta antes del encuentro con el planeta.
W´ - velocidad del planeta con respecto al Sol.
Vo´ - velocidad de la sonda con respecto al Sol antes del encuentro con el planeta.
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Antes del encuentro, podemos afirmar que la velocidad de la sonda con respecto al planeta, será igual a la velocidad de la sonda con respecto al sol, menos la velocidad del planeta con respecto al Sol:
Vo = V´o – W´ (1)
El diagrama vectorial correspondiente a la ecuación (1) se muestra en la parte superior de la Fig.8.
La notación que usaremos: (después del encuentro)
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V1 – velocidad de la sonda con respecto al planeta, después del encuentro.
W´ – velocidad del planeta con respecto al Sol.
V1´ - velocidad de la sonda con respecto al Sol, después del encuentro.
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| Fig. 8 – Representación gráfica de la asistencia gravitatoria |
V´1 = V1 + W´ (2)
Como conclusión, podemos escribir la siguiente relación:
V´1 = V´0 + ΔV´ (3)
Donde V´0 y V´1 son las velocidades de la sonda con respecto al Sol, antes y después del encuentro, respectivamente y ΔV´ es el cambio neto de velocidad de la sonda con respecto al Sol. (Fig. 9)
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| Fig. 9 – El resultado final de la asistencia gravitatoria: representación gráfica de la ecuación (3) |
En la Fig. 10 se muestra el Sol, representado en el centro por un círculo negro y concéntricas con él las órbitas de la Tierra, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Superpuestas han sido dibujadas las trayectorias de las sondas entre 1977 y 1989.
Se estudiaron más de 10.000 trayectorias antes de elegir las dos que permitirían sobrevuelos cercanos a Júpiter y su gran lunaIo, Saturno y su gran luna Titán; la ruta de vuelo elegida para la Voyager 2 previó la opción de continuar hacia Urano y Neptuno.
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| Fig. 10 – Trayectoria de las sondas entre 1977 y 1989. Por simplicidad, la imagen omite las órbitas de Mercurio, Venus y Marte |
La Voyager 2 utilizó asistencia gravitatoria para visitar los cuatro planetas exteriores a finales de las décadas del setenta y ochenta: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. La Voyager 1 siguió una trayectoria similar hasta Saturno, pero luego tuvo que abandonar el plano del sistema solar (plano de la eclíptica, el plano en el que la mayoría de los planetas orbitan alrededor del Sol) y renunciar a más planetas, porque los planificadores de la misión organizaron el encuentro para incluir una aproximación cercana a la gran y fascinante luna de Saturno, Titán. La Voyager 2 no tuvo un encuentro con Titán y visitó a Urano y Neptuno.
JÚPITER: La Voyager 1 hizo su aproximación más cercana a Júpiter el 5 de marzo de 1979, y la Voyager 2 siguió con su aproximación más cercana ocurriendo el 9 de julio de 1979. La primera nave espacial voló a 277.400 kilómetros de las nubes del planeta y la Voyager 2 llegó a 650.180 kilómetros.
Júpiter es el planeta más grande del sistema solar, compuesto principalmente de hidrógeno y helio, con pequeñas cantidades de metano, amoníaco, vapor de agua, trazas de otros compuestos y un núcleo de roca y hielo derretidos. Las coloridas bandas latitudinales y las nubes atmosféricas y las tormentas ilustran el dinámico sistema meteorológico de Júpiter.Ahora se sabe que el planeta gigante posee 16 lunas. El planeta completa una órbita alrededor del Sol cada 11,8 años y su día es de 9 horas y 55 minutos.
La Voyager 1 hizo un descubrimiento sorprendente: encontró nueve volcanes activos en erupción en la luna Io, la más interna de las cuatro lunas principales de Júpiter. Cuatro meses después, la Voyager 2 descubrió que ocho de los nueve volcanes todavía estaban en erupción. Para sorpresa de todos, también se descubrió un anillo delgado y polvoriento alrededor de Júpiter, lo que obligó a los científicos a revisar su pensamiento sobre los orígenes y la mecánica de los sistemas de anillos planetarios.
Aunque los astrónomos habían estudiado Júpiter a través de telescopios en la Tierra durante siglos, muchos de los hallazgos de la Voyager sorprendieron a los científicos.
La Gran Mancha Roja se reveló como una tormenta compleja que se movía en dirección contraria a las agujas del reloj. Se encontró una serie de otras tormentas y remolinos más pequeños a lo largo de las nubes con bandas.
Ambas Voyager fueron diseñadas y protegidas específicamente para resistir la gran dosis de radiación durante el paso por Júpiter. Esto se logró seleccionando piezas endurecidas por radiación y protegiendo piezas muy sensibles. Un pasajero humano desprotegido, que hubiera viajado a bordo de la Voyager 1 durante su encuentro con Júpiter, habría recibido una dosis de radiación equivalente a mil veces el nivel letal.
SATURNO: Los sobrevuelos de Saturno de la Voyager 1 y 2 ocurrieron con nueve meses de diferencia, y los acercamientos más cercanos se produjeron el 12 de noviembre y el 25 de agosto de 1981. La Voyager 1 voló a 64.200 Km de las nubes, mientras que la Voyager 2 se acercó a 41.000 Km.
Saturno es el segundo planeta más grande del sistema solar. Se necesitan 29,5 años terrestres para completar una órbita alrededor del Sol y su día se registró en 10 horas y 39 minutos.Se sabe que Saturno tiene al menos 17 lunas y un complejo sistema de anillos. Como Júpiter, Saturno es principalmente hidrógeno y helio. Se encontró que su tono amarillo brumoso estaba marcado por amplias bandas atmosféricas similares, pero mucho más débiles, a las encontradas en Júpiter.
Los vientos soplan a velocidades extremadamente altas en Saturno, hasta 1.800
Km/h. La temperatura característica de la atmósfera es de 95º K.
Las sondas Voyager tomaron fotografías de alta resolución para ayudar a los científicos a determinar de qué estaban hechos los anillos y qué los mantenía en órbita
URANO: En su primer sobrevuelo planetario solitario, la Voyager 2 hizo su aproximación más cercana a Urano el 24 de enero de 1986, acercándose a 81.500 Km de las nubes del planeta.
Urano es el tercer planeta más grande del sistema solar. Orbita alrededor del Sol a una distancia de aproximadamente 2,8 mil millones de kilómetros y completa una órbita cada 84 años. La duración de un día en Urano medida por la Voyager 2 es de 17 horas y 14 minutos.
En Urano, la sonda fotografió un mundo extrañamente inclinado hacia un lado, quizá el resultado de una colosal colisión primordial. Tiene su eje inclinado 98º, comparado con la Tierra cuyo eje tiene una inclinación de 23º. (Fig.11)
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| Fig. 11 – Inclinación del eje de rotación de Urano, comparado con el eje de rotación de la Tierra |
Se descubrieron diez lunas nuevas en el sistema de Urano y el campo magnético del
planeta resultó ser casi paralelo a su eje de rotación.
https://www.facebook.com/watch/live/?ref=watch_permalink&v=368216968136653
NEPTUNO: Cuando la Voyager voló a 5.000 Km de Neptuno, el 25 de agosto de 1989, el planeta era el miembro del sistema solar más distante del Sol. (Plutón, una vez más, se volvió más distante en 1999).
Neptuno orbita alrededor del Sol cada 165 años. Es el más pequeño de los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar. Ahora se sabe que Neptuno tiene ocho lunas, seis de las cuales fueron encontradas por la Voyager. Se ha determinado que la duración de un día neptuniano es de 16 horas y 6,7 minutos. Los vientos soplan hasta 2.000 Km/h.
El planeta azul estaba rodeado de anillos polvorientos difusos y se descubrieron seis lunas nuevas orbitando junto con las dos que ya se conocían, Nereida y Tritón. (En conjunto, la misión Voyager descubrió 22 lunas en total) https://www.youtube.com/watch?v=qhD_mpaEOu0&t=35s
Debido a que el planeta recibe tan poca luz solar, los científicos esperaban ver un planeta plácido y sin rasgos distintivos; en cambio, la Voyager les mostró una atmósfera dinámica con vientos que soplan hacia el oeste, en dirección opuesta a la de rotación, a velocidades más rápidas que los vientos de cualquier otro planeta. Neptuno reveló su Gran Mancha Oscura por primera vez, un sistema de tormentas que se asemejaba a la Gran Mancha Roja de Júpiter , y una nube más pequeña que se movía hacia el este, llamada "scooter", que daba vueltas al planeta aproximadamente cada 16 horas.
La Misión Interestelar Voyager (VIM)
El sobrevuelo de Neptuno concluyó los encuentros planetarios de la Voyager 2, que abarcaron 12 años asombrosos en el espacio profundo, logrando virtualmente el "Gran Tour" planeado originalmente del sistema solar, al menos en términos de objetivos alcanzados.
Una vez pasado el sistema de Neptuno, la Voyager 2 siguió un curso por debajo del plano de la eclíptica (el plano sobre el cual orbitan todos los planetas alrededor del Sol, a excepción de Plutón) y salió del sistema solar. Aproximadamente 56 millones de kilómetros después del encuentro, los instrumentos de la Voyager 2 se pusieron en modo de bajo consumo para conservar energía.
Después del encuentro con Neptuno, la NASA renombró formalmente todo el proyecto como Misión Interestelar Voyager (VIM).
Según la NASA: “Si la misión Voyager hubiera terminado después de los sobrevuelos de Júpiter y Saturno, aún habría proporcionado el material para reescribir los libros de texto de astronomía”.
El costo de las misiones Voyager 1 y 2, incluido el lanzamiento, las operaciones de la misión desde el lanzamiento hasta el encuentro con Neptuno y las baterías nucleares de la nave espacial (proporcionadas por el Departamento de Energía), es de USD 865 millones. La NASA presupuestó USD 30 millones adicionales para financiar la misión interestelar Voyager durante dos años después del encuentro con Neptuno.
El viento solar está formado por partículas atómicas cargadas eléctricamente, compuestas principalmente de hidrógeno ionizado, que fluyen hacia el exterior del Sistema Solar desde el Sol. La heliopausa es el límite más externo del viento solar, donde el medio interestelar restringe el flujo hacia afuera del viento solar y lo confina dentro de una burbuja magnética llamada heliosfera. (Fig. 12). Exactamente dónde está la heliopausa ha sido una de las grandes preguntas sin respuesta en la física espacial. Al estudiar las emisiones de radio, los científicos ahora teorizan que la heliopausa existe entre 90 y 120 unidades astronómicas (UA) del Sol. (Una UA es igual a 150 millones de kilómetros, que es la distancia de la Tierra al Sol).
Los científicos confirmaron que la Voyager 2 abandonó la influencia del Sol el 5 de noviembre de 2018. Voyager 1 había entrado al espacio interestelar en 2012.
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| Fig. 12 - La heliosfera y sus partes constitutivas |
Termination Shock (Choque de terminación): El viento solar, una fina corriente de gas cargado eléctricamente, sopla hacia afuera a miles de millones de kilómetros del Sol. Este viento viaja a una velocidad promedio que varía de 300 a 700 kilómetros por segundo hasta que alcanza el choque de terminación. En este punto, la velocidad del viento solar cae abruptamente cuando comienza a sentir los efectos del viento interestelar.
Heliosphere (Heliosfera): el viento solar, que emana del Sol, crea una burbuja que se extiende mucho más allá de las órbitas de los planetas. Esta burbuja es la heliosfera, con la forma de una manga de viento larga, mientras se mueve con el Sol a través del espacio interestelar.
Heliosheath (Heliovaina): La heliovaina es la región exterior de la heliosfera, justo más allá del choque de terminación, el punto donde el viento solar se desacelera abruptamente, volviéndose más denso y más caliente. El viento solar se acumula a medida que presiona hacia afuera contra el viento que se acerca en el espacio interestelar.
Heliopause (Heliopausa): el límite entre el viento solar y el viento interestelar es la heliopausa, donde la presión de los dos vientos está en equilibrio. Este equilibrio de presión hace que el viento solar retroceda y fluya por la cola de la heliosfera.
Bow shock (Choque de proa): a medida que la heliosfera atraviesa el espacio interestelar, se forma un arco de choque, similar al que se forma cuando un barco navega en el océano.
También están presentes en esta ilustración las dos naves espaciales Voyager con sus trayectorias aproximadas fuera de la heliosfera. La Voyager I se desvió hacia el norte por encima del plano de las órbitas de los planetas cuando pasó por Saturno en 1980. La Voyager II fue desviada hacia abajo por Neptuno y se dirige hacia el sur por debajo del plano de los planetas.
Crédito: NASA / Goddard / Walt Feimer
Listado de Instrumentos científicos
1. Imaging Science System (ISS)
2. Espectrómetro ultravioleta (UVS)
3. Espectrómetro de interferómetro infrarrojo (IRIS)
4. Experimento de radioastronomía planetaria (PRA)
5. Fotopolarímetro (PPS)
6. Magnetómetro de flujo triaxial (MAG)
7. Espectrómetro de plasma (PLS)
8. Experimento de partículas cargadas de baja energía (LECP)
9. Experimento de ondas de plasma (PWS)
10. Telescopio de rayos cósmicos (CRS)
11. Sistema de radiociencia (RSS)
El espectrómetro ultravioleta (UVS) es el único instrumento en la plataforma de escaneo que todavía está funcionando. La plataforma de escaneo está estacionada en una posición fija y no se articula. El calefactor del espectrómetro y radiómetro infrarrojo (IRIS) se apagó para ahorrar energía en la Voyager 1 el 7 de diciembre de 2011. El 21 de enero de 2014, el calefactor suplementario de la plataforma de escaneo también se apagó para ahorrar energía. El calentador IRIS y el calentador de la plataforma de escaneo se utilizaron para mantener los UVS calientes. La temperatura UVS ha caído por debajo de los límites de medición del sensor; sin embargo, UVS sigue funcionando. El científico esperaba seguir recibiendo datos del UVS hasta 2016, momento en el que el instrumento se apagaría para ahorrar energía.
Sin embargo, hay varios otros campos e instrumentos de partículas que pueden continuar enviando datos mientras la nave espacial permanezca viva. Incluyen: el subsistema de rayos cósmicos, el instrumento de partículas de carga de baja energía, el magnetómetro, el subsistema de plasma, el subsistema de ondas de plasma y el instrumento de radioastronomía planetaria. Salvo eventos catastróficos, el JPL debería poder recuperar esta información durante al menos los próximos 20 y quizás incluso los próximos 30 años.
La energía de las Voyager en síntesis
De acuerdo a lo que hemos visto, hay 4 energías en juego en las sondas Voyager:
1º) La energía de los cohetes desechables Titán-Centauro que les permitió liberarse de la gravedad terrestre.
2º) La energía de los generadores termoeléctricos de radioisótopos de varios cientos de vatios (MHW RTG) que les permite alimentar todo el instrumental y equipamiento electrónico.
3º) La energía tomada de los planetas mediante la asistencia gravitatoria.
4º) La energía de los 100 Kg de hidracina, contenida en el tanque esférico de titanio, de 70 cm de diámetro, que les permite funcionar a los cohetes propulsores..
Los responsables del proyecto Voyager
El director del proyecto Voyager para la Misión Interestelar es George P. Textor de JPL. El científico del proyecto Voyager es el Dr. Edward C. Stone del Instituto de Tecnología de California. El científico asistente del proyecto para el sobrevuelo de Júpiter fue el Dr. Arthur L. Lane, seguido por el Dr. Ellis D. Miner para los encuentros con Saturno, Urano y Neptuno. Ambos están con JPL.
Las Telecomunicaciones de las sondas Voyager
https://youtu.be/bzkWEWLrq8I
Las sondas Voyager incluyen una gran antena parabólica de alta ganancia, de 3,7 m de diámetro, para transmitir datos a través de la Red de Espacio Profundo (Deep Space Network - DSN) de la Nasa en la Tierra.
La DSN también proporciona observaciones de radar y radioastronomía que mejoran nuestra comprensión del sistema solar y del universo en general.
La DSN es operada por el JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA, que también opera muchas de las misiones espaciales robóticas interplanetarias de la agencia.
La DSN consta de tres estaciones equidistantes entre sí, separadas aproximadamente a 120 grados de longitud, en todo el mundo. Estos sitios están en Goldstone, cerca de Barstow, California, cerca de Madrid, España y cerca de Canberra, Australia. (Fig.13)
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| Fig. 13 – La ubicación de las 3 estaciones DSN en el mundo |
En la Fig. 14 se muestra una vista de la estación DSN de Madrid. La ubicación estratégica de estos sitios, cada 120º, permite una comunicación constante con las naves espaciales a medida que nuestro planeta gira; antes de que una nave espacial distante se hunda debajo del horizonte en un sitio DSN, otro sitio puede captar la señal y seguir comunicándose.
Las comunicaciones se realizan a través de la banda S (aproximadamente 13 cm de longitud de onda) y la banda X (aproximadamente 3,6 cm de longitud de onda), lo que proporciona velocidades de datos de hasta 115,2 kilobits por segundo a la distancia de Júpiter, y luego disminuyen constantemente a medida que aumenta la distancia, debido a la ley del cuadrado inverso. Cuando la nave espacial no puede comunicarse con la Tierra, la grabadora de cinta digital (DTR) puede grabar alrededor de 64 megabytes de datos para su transmisión en otro momento.
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| Fig. 14 – Estación de Comunicaciones de la Red de Espacio Profundo – DSN, de la Nasa en Madrid (España) |
= - 130 dBm
Para evitar manchas en las imágenes de televisión de la Voyager, las velocidades angulares de la nave 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 aguja de las horas de un reloj.
Referencias
http://mtc-m21c.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/07.22.11.13/doc/Negri-Prado2020_Article_AHistoricalReviewOfTheTheoryOf.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_2
https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_1
https://voyager.jpl.nasa.gov/frequently-asked-questions/fact-sheet/ Hoja de hechos de La misión planetaria Voyager – NASA
https://www.youtube.com/watch?v=lfYM0UUfSMw La ENERGÍA ᶜᵃˢᶦ INFINITA del Voyager ⚡ Cómo Funciona una Batería Nuclear
https://www.youtube.com/watch?v=6MPIxO66G8E Sistemas de propulsión espacial - Sociedad Malagueña de Astronomía
https://open.spotify.com/playlist/6pcuzwZSIw7OgL149bgJmZ?si=auM3b-xnTWWxJ1pH9BENGQ Voyager Golden Record
https://mail.google.com/mail/u/0/#sent?projector=1 ¡La NASA restablece el contacto con la Voyager!
https://voyager.jpl.nasa.gov/frequently-asked-questions/fact-sheet/ Hoja de hechos de La misión planetaria Voyager
https://www.youtube.com/watch?v=AfNU1Riw0w8&t=6s ¡La NASA restablece el contacto con la Voyager, a casi 19 mil millones de kilómetros de la Tierra!
https://www.youtube.com/watch?v=zhb43EbnvpI&t=95s ¿Dónde termina el sistema solar? La nube de Oort.
