- La sonda Voyager 1 alcanzará en los próximos días la distancia de 1 día luz y lleva un CD bañado en oro con mensajes para otras civilizaciones.
- Stamatios Krimigis, el único científico vivo que participó en su lanzamiento hace 49 años, cuenta detalles de la hazaña.
Pocas veces la NASA acertó tanto con un nombre como con las sondas Voyager. Diseñadas para operar en una misión de cuatro años, las “viajeras” cumplirán el año próximo medio siglo, y todavía continúan enviando información a la Tierra.
Pero el hito que hoy está en boca de todo el mundo es que, en unos días, el 18 de noviembre, la Voyager 1 alcanzará un día luz de distancia (25.900 millones de kilómetros), desde su lanzamiento en Cabo Kennedy, el 5 de septiembre de 1977.
Será la primera vez en que un artefacto humano llegará tan lejos en la historia de la exploración espacial.
A comienzos de 1998 ya se había convertido en el primero en alcanzar la mayor distancia del Sol, cuando superó a la sonda Pioneer 10. Ahora reafirma ese récord con esta impresionante nueva marca.
Un año luz es una medida de distancia: el espacio que recorre la luz en un año. Medir en kilómetros es muy útil en la superficie de nuestro planeta, pero resulta insignificante en el espacio sideral del Universo observable.
Recreación artística del viaje de Voyager 1. Imagen: NASA:
Por eso se crearon otras unidades de medida, entre las cuales el año luz es, probablemente, la más popular. Dado que la luz viaja a unos 300.000 km/segundo, podemos imaginar el número descomunal que resulta si trasladamos esos kilómetros al período que ocupa un año.
Un día luz, al menos, es algo relativamente más manejable: son los 25.900 millones de kilómetros que alcanzará la Voyager 1.
Hallazgos pioneros
Esta sonda, sin embargo, no solamente sorprende por la distancia que ha recorrido. En su trayecto, logró explorar como nunca antes a planetas como Júpiter y Saturno, así como a Ío y Titán (dos de sus principales lunas respectivamente), y nos ha ayudado a mapear nuestro Sistema Solar mucho mejor de lo que se había hecho hasta el momento.
Entre sus principales descubrimientos se cuentan también la primera prueba de vulcanismo fuera de la Tierra, en Ío; el sistema de anillos en Júpiter; el hallazgo de dos lunas (Metis y Tebe) de Júpiter; y el avistamiento inédito de auroras polares en Júpiter y Saturno.
Además, obtuvo algunas fotografías hoy icónicas, como la famosa Pálido punto azul, que muestra a la Tierra como un leve puntito a 6.000 millones de kilómetros; la primera imagen detallada de la Gran Mancha Roja de Júpiter; y la primera foto de la Tierra y la Luna en una misma toma, desde una nave espacial.
Imagen de Pálido punto azul. Foto: NASA/JPL-Caltech
Esos logros serían suficientes para coronar a una misión como exitosa, pero hay más. Incluso desde antes de su lanzamiento, Voyager 1 (así como su melliza, la Voyager 2) hizo historia a partir de una iniciativa del célebre astrofísico y divulgador Carl Sagan, miembro del Equipo Científico de Imágenes de la misión.
Carl Sagan, recordado astrofísico, falleció en 1996, a los 62 años. Foto: Archivo Clarín.
Sagan lideró el proyecto por el cual cada nave fue provista de un disco de oro con información del planeta Tierra: más de 100 imágenes, saludos en 55 idiomas, sonidos de la naturaleza y hasta una variada selección de música, de Mozart a cantos tribales y hasta el clásico de rock Johnny B. Goode, de Chuck Berry.
Los discos de oro que contienen información sobre la Tierra. Imagen: NASA.
Una especie de carta lanzada al océano intergaláctico, a la búsqueda azarosa de vida inteligente.
Krimigis, el griego
Un instrumento tecnológico de semejante calibre requiere una fuerza de trabajo acorde. Un enjambre de más de 11.000 ingenieros, programadores, técnicos y operarios trabajaron de forma directa en las sondas, desde el diseño y la manufactura a pruebas varias de resistencia de materiales, así como de integración de las dos sondas.
El equipo científico, en tanto, sumó más de 200 profesionales, con 11 investigadores principales, encargados de desarrollar y supervisar 10 instrumentos que conformaban el equipamiento de registro de datos de las sondas.
De esos 11 investigadores principales, el más joven, al ingresar tenía 32 años, era el físico espacial Stamatios Krimigis (sus amigos lo llaman Tom, para evitar el desafío de pronunciar su nombre).
Stamatios Krimigis, una pieza clave de la misión Voyager 1. Foto: NASA.
Griego de nacimiento, nacido en la Isla de Quios, Krimigis vive desde hace décadas en los Estados Unidos y fue el encargado de construir el detector de Partículas Cargadas de Baja Energía (LECP, según sus siglas en inglés), vital en el engranaje de la misión. Hoy, con lúcidos 88 años, es el único investigador principal vivo de esas misiones.
Asediado por la prensa internacional debido al inminente logro de la Voyager 1, y no muy propenso a dar entrevistas a medios periodísticos, le respondió a Viva sobre su carrera y el impacto de la sonda, tanto en la exploración espacial como en su propia vida personal. Él cuenta, en exclusiva, cómo fue iniciar esta gran aventura.
-Habiendo participado en numerosas misiones de exploración espacial a lo largo de su carrera, ¿qué lugar ocupa la Voyager 1 para usted en lo personal?
-¡Voyager ha sido un sueño hecho realidad para mí! Comenzó como una misión de cuatro años para explorar Júpiter y Saturno y se transformó en una búsqueda de toda la vida por la extensión de nuestro Sistema Solar en un viaje a través de la galaxia. Me enseñó que la naturaleza es mucho más compleja de lo que nuestra imaginación puede concebir. Y me hizo dar cuenta de lo poco que comprendemos sobre el capullo protector en el que vivimos: nuestro propio Sistema Solar. Por lo tanto, ocupa con claridad el puesto número 1 en mi lista.
La gran mancha roja de Júpiter, una particularidad de ese planeta, fue detectada por la Voyager 1. Imagen: NASA.
Krimigis, que es modesto, no hace foco en que ha recibido innumerables premios y reconocimientos. Y que entre todas esas distinciones hay una que muy pocos científicos poseen: en su honor, se ha designado con su nombre a un cuerpo celeste: el asteroide 8323 Krimigis.
Prefiere recordar que la Voyager 1 fue lanzada dos semanas después de la Voyager 2 y no, no se trató de un error, ni de una reprogramación que dilató su lanzamiento.
Desde el principio, la número 1 se diseñó para que llegara antes que su gemela a sus destinos planetarios, y por eso decidieron que lleve ese número, aunque despegó más tarde.
Repasando los momentos más importantes de la nave, hay un evento que podría haber cambiado todo, y hoy no nos estaríamos maravillando de su largo viaje, sino de uno de los grandes fracasos de la NASA.
A casi ocho minutos del despegue, uno de los cohetes propulsores se apagó imprevistamente, dejando más de media tonelada de combustible sin quemar.
La computadora de a bordo detectó la deficiencia y extendió la fase siguiente de quema de combustible, exprimiendo el cohete al máximo. Mediante esta medida se pudo corregir la falla y dejarla en su trayectoria.
Al cohete le quedaban tan solo 3,4 segundos de combustible. Si hubiera necesitado más propelente, la sonda se habría quedado corta en su camino a Júpiter.
Hoy podemos mirar hacia atrás y destacar ese momento como una simple curiosidad, pero, aunque más adelante hubo otros desperfectos e inconvenientes, esta fue la situación más crítica que atravesó en sus casi 50 años de recorrido.
Fue tan riesgoso que la misión estuvo muy cerca de abortar prácticamente antes de comenzar.
La odisea del siglo XX
Además de los hitos ya mencionados, la Voyager 1 es el objeto hecho por el hombre con la mayor velocidad de alejamiento del Sol, a unos 61.000 km/h.
¿Cómo hizo para superar incluso a naves espaciales más recientes, construidas con tecnología superior? La razón principal es la asistencia gravitacional, o “efecto honda”.
Cuando una nave se acerca a un planeta, se coloca detrás y recibe el impulso de la órbita de ese planeta para tomar velocidad, como una piedra que se monta en una honda.
La Voyager 1 aprovechó una alineación planetaria para encadenar impulsos de Júpiter y Saturno, lo cual le permitió ganar una alta velocidad. Esta situación le permitió alcanzar un nuevo récord el 25 de agosto de 2012, cuando ingresó al espacio interestelar, luego de dejar atrás lo que en astrofísica se conoce como heliopausa.
¿Qué es la heliopausa? Es el límite de la heliosfera, y la heliosfera es la región del espacio que se encuentra bajo la influencia del viento solar y el campo magnético del Sol. Es, para decirlo en términos sencillos, donde comienza el espacio interestelar, un lugar que inevitablemente lleva a recordar la película de Christopher Nolan, Interestelar.
Llegar allí no fue solamente un récord de distancia, sino que ayudó a comprender mejor la propia estructura del Sistema Solar.
El instrumento que creó Tom Krimigis, el LECP, fue crucial para determinar que la Voyager 1 había salido de la heliopausa (también lo fue, por ejemplo, para determinar la existencia de actividad volcánica en Ío). Pero, ¿qué es lo que hace exactamente ese instrumento?
Stamatios Krimigis mostrando réplicas de algunas de las partes de Voyager 1. Foto: NASA.
El espacio no está vacío, como podría creerse: está continuamente atravesado por minúsculas partículas subatómicas. El LECP mide un tipo de partículas de baja energía.
Debido a que estas partículas llegan de todas las direcciones, sus sensores están montados sobre un plato giratorio que cambia de ángulo cada pocos segundos, lo que se conoce como un “paso”.
Esto le permite capturar la radiación proveniente de todas partes. El aparato continuó funcionando hasta hace unos meses, en que se lo desactivó para ahorrar energía.
La longevidad de ese instrumento (y de toda la misión, en realidad) sorprendió a todo el mundo, incluido a su creador, el propio Krimigis.
“A pesar de que se suponía que era una misión de cuatro años para explorar Júpiter y Saturno, nos aseguramos de que hubiera suficientes consumibles, como combustible y energía, que pudieran llevar a la nave espacial mucho más lejos.
En nuestro instrumento, el LECP, incluimos un motor paso a paso que rota los instrumentos para que pudiéramos medir la radiación que llega desde todas las direcciones.
Titán, una de las lunas de Saturno, también fue captada por la sonda Voyager 11. Imagen: NASA.
Estaba diseñado para funcionar durante unos 250.000 pasos, desde la Tierra hasta Saturno, y ¡todavía seguía dando pasos cuando lo apagamos para ahorrar energía en abril de este año, habiendo realizado más de 8,5 millones de pasos!”, le cuenta, emocionado, a Viva.
El punto exacto
El modo en que Voyager 1 consiguió confirmar que habían dejado atrás a la heliosfera es algo que Krimigis recuerda al detalle.
La heliosfera es como una burbuja atravesada por el viento solar. El 25 de agosto de 2012, el LECP registró una caída abrupta de partículas de viento solar, mientras que las partículas provenientes del exterior se dispararon.
Otros instrumentos, como el subsistema de rayos cósmicos (CRS, por sus siglas en inglés) o el subsistema de ondas de plasma registraron cambios abruptos análogos. Fue la señal inequívoca de que se había cruzado el límite de la heliosfera.
“¡Esa es una historia fascinante en sí misma! Cuando lanzamos las Voyager, la mayoría de la gente pensaba que la frontera entre el Sistema Solar y la Vía Láctea estaba alrededor de donde se encontraba Júpiter, a unos 750 millones de kilómetros o 5 unidades astronómicas (UA; 1 UA equivale a 150 millones de kilómetros).
Pero a medida que avanzábamos hacia afuera, ¡la frontera no se veía por ninguna parte! Así que, después de Neptuno, a 40 UA, la frontera era el nuevo objetivo; pensamos que llegaríamos allí en un par de años.
Bueno, ¡resultó que tuvimos que esperar otros 23 años antes de cruzarla! ¡Y ahora somos verdaderamente interestelares y estamos buscando nuevas sorpresas! Por eso llamo a la historia de las Voyager la odisea del siglo XX”, remarca Krimigis.
Sobre los límites del Sistema Solar todavía quedan muchos puntos oscuros para la ciencia, que la Voyager 1, con su supervivencia récord, contribuye para comenzar a esclarecerlos.
La tecnología, que es clave en este relato, se supera continuamente, casi minuto a minuto. Por eso, no deja de asombrar cómo hizo la NASA para lanzar sondas al espacio hace 50 años, con unas herramientas que hoy nos parecen extremadamente rudimentarias.
Un dato puede poner las cosas en contexto: la memoria total de la sonda sumaba un total de 68 kilobytes (kB), que se repartían en tres pares de computadoras (cada una tenía un sistema redundante para utilizarse como respaldo).
Volvamos sobre ese número: 68 kB. Un obsoleto CD de música tiene 10 mil veces más información. Otro dato para tener un parámetro: pesa más la foto de perfil de WhatsApp.
Con esos recursos elementales, las Voyager se las rebuscaron para operar sus 10 instrumentos científicos y seguir funcionando hasta el día de hoy.
Pero no todo es lo que parece. Lo que a primera vista aparece como una desventaja, bien pudiera ser, en realidad, lo que permitió la longevidad de viejas sondas como las Pioneer o las Voyager.
Recreación de la sonda Pioneer. Imagen: NASA.
Veámoslo de este modo: los componentes físicos de las computadoras de la 1 (circuitos integrados, transistores) eran “gigantes” respecto de los que vinieron después; los materiales eran más resistentes y la cantidad de transistores era mucho menor que en sistemas actuales (la relación es de unas decenas de miles contra miles de millones).
Si bien el rendimiento de una sonda antigua es inferior al que puede alcanzar un artefacto espacial construido actualmente, la ventaja de naves como la Voyager 1 es su durabilidad y resistencia.
Los componentes grandes, por su propio tamaño, son menos vulnerables a la radiación incesante de las partículas del espacio.
Igualmente, el material de la memoria de las Voyager (sus núcleos de ferrita en vez de silicio) es mucho más resistente a la radiación cósmica.
Por último, la menor cantidad de transistores reduce la probabilidad de impacto de una partícula, así como la probabilidad de fallos dentro del propio circuito del procesador. El diseño “rústico” es lo que les proporcionó su durabilidad.
Con semejante capacidad de memoria, ¿cómo hizo la sonda para enviar fotos que aún hoy asombran por su espectacularidad?
En realidad, los 68 kB se refieren a la memoria de trabajo, mientras que para el registro de imágenes la nave contaba con una cinta magnética digital, con una capacidad de 67 megabytes (así y todo, apenas un décimo de un viejo CD).
El sistema de dos cámaras dejó de funcionar el 14 de febrero de 1990, justo después de fotografiar Pálido punto azul, para ahorrar energía.
La simplicidad de las computadoras de la Voyager -con un bajo consumo de energía y separación funcional entre las computadoras- permitió neutralizar fallos como el que ocurrió a fines de 2023.
En noviembre de ese año, la nave empezó a enviar datos incomprensibles de telemetría (información sobre el “estado vital” de la sonda).
Como las computadoras estaban separadas funcionalmente, el resto de los procesadores no resultó afectado. Los científicos de la NASA pudieron determinar que el problema era una falla en un chip.
Dado que no había memoria contigua disponible, hubo que desmenuzar el código, reescribirlo y alojarlo en sectores disponibles. Finalmente, cinco meses después se pudo restablecer el funcionamiento.
No fue una tarea sencilla: los integrantes del equipo actual que monitorea las Voyager no habían siquiera nacido cuando las naves fueron lanzadas al espacio.
La arquitectura del sistema era tan antigua que los técnicos debieron recurrir a manuales en papel para encontrar una solución. Incluso se debió convocar como consultores a ingenieros jubilados que habían trabajado en el diseño original de la computadora dañada.
La sabiduría de la experiencia
Las sondas Voyager han realizado aportes invaluables para la exploración espacial, pero también han atravesado las vidas de numerosos investigadores, que fueron afectados por el trabajo en este proyecto de importancia histórica.
Las varias generaciones que tuvieron relación con su funcionamiento, como en toda tarea científica, reconocieron su cuota de sacrificio personal.
En el caso de Krimigis, con la mirada que da el paso de los años, hay historias que le gustaría enmendar.
“Nunca me han preguntado si tengo algún arrepentimiento sobre mi éxito como científico. Me parece que la respuesta es que creo que el éxito viene con un precio a pagar. En mi caso, tuve que trabajar muy duro y nunca tuve suficiente tiempo para pasar ratos libres con mis dos hijos mientras crecían, a pesar de que ellos nunca se quejaron.
Pero ahora pienso en eso y desearía haber compartido más tiempo con la familia. Afortunadamente, ellos son mucho más conscientes que yo en estos aspectos y pasan tiempo con sus hijos, así que supongo que aprendieron la lección que yo no les enseñé”, dice.
Para cerrar sus reflexiones, esta vez en el campo profesional, Viva le pregunta al científico sobre su aprendizaje en estos casi 50 años de exploración, teniendo en cuenta que, en los comienzos, él fue el investigador principal más joven.
“La receta para el éxito en cualquier empeño es en verdad común a todas las profesiones: búsqueda de la excelencia, trabajo arduo, cuestionamiento del conocimiento existente, pero también integridad y comportamiento ético. Estas cualidades conducirán al éxito en la exploración espacial”, subraya.
Hoy la Voyager 1 tiene dos instrumentos operativos que son fruto del trabajo arduo que remarca Krimigis. Como los dos son instrumentos pasivos, podrán seguir operando indefinidamente.
Sin embargo, aunque la sonda continúe viajando por el espacio, hay una fecha límite para la comunicación con la Tierra: 2036. A partir de ese año, la enorme distancia entre la Voyager 1 y nuestro planeta hará imposible que las antenas más poderosas de la Tierra distingan la tenue señal que envíe la sonda del ruido de fondo cósmico.
El fin, sin embargo, será incluso antes. Las baterías de plutonio se agotarán para comienzos de la década de 2030, lo que le impedirá apuntar su antena parabólica en dirección a la Tierra y, de hecho, mantener sus sistemas de soporte vital.
La Voyager 1 seguirá vagando por el espacio, pero como un objeto inerte, a la espera de un fortuito encuentro con una civilización interestelar que descubra su disco de oro con la música de Beethoven y Chuck Berry.
Fuente Clarin