Con una planificación cuidadosa y guiones de creatividad, los ingenieros han sido capaces de mantener a las naves espaciales Voyager 1 y 2 de la NASA volando durante casi 42 años — más que cualquier otra nave espacial en la historia. Para que estos robots vintage enviasen los mejores datos científicos posibles desde las fronteras del espacio, los ingenieros de la misión están implementando un nuevo plan para su gestión. Y eso implica tomar decisiones difíciles, particularmente sobre instrumentos y propulsores.

Un problema clave es que ambas Voyagers, lanzadas en 1977, tienen cada vez menos energía disponible para hacer funcionar sus instrumentos científicos y los calentadores que las mantienen calientes en la frialdad del espacio profundo. Los ingenieros han tenido que decidir qué partes reciben alimentación y qué partes deben desactivarse en ambas naves espaciales. Pero esas decisiones deben tomarse antes para la Voyager 2 que para la Voyager 1 porque la Voyager 2 tiene un instrumento científico más que recopila datos (y consume energía) que su hermana.

Después de extensas discusiones con el equipo científico, los gerentes de la misión apagaron recientemente un calentador para el instrumento del subsistema de rayos cósmicos (CRS) en la Voyager 2 como parte del nuevo plan de administración de energía. El instrumento de rayos cósmicos jugó un papel crucial en noviembre pasado al determinar que la Voyager 2 había salido de la heliosfera, la burbuja protectora creada por un flujo constante de salida (o viento) de partículas ionizadas del Sol. Desde entonces, los dos Voyagers han estado enviando detalles de cómo nuestra heliosfera interactúa con el viento que fluye en el espacio interestelar, el espacio entre las estrellas.

Los miembros del equipo de la misión ahora pueden confirmar preliminarmente que el instrumento de rayos cósmicos del Voyager 2 todavía está devolviendo datos, a pesar de caer a un frío de -59 grados Celsius. Esto es más bajo que las temperaturas a las que se realizó la prueba de CRS hace más de 42 años (hasta - 45 grados Celsius). Otro instrumento de las Voyager también continuó funcionando durante años después de que cayó por debajo de las temperaturas en las que se probó.

"Es increíble que los instrumentos de los Voyagers hayan demostrado ser tan resistentes", dijo la gerente de Proyecto de Voyager, Suzanne Dodd, que trabaja en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. "Estamos orgullosos de que hayan resistido la prueba del tiempo. La larga vida útil de la nave espacial significa que estamos tratando con situaciones que nunca pensamos que nos encontraríamos. Seguiremos explorando todas las opciones que tenemos para mantener a las Voyager hacer la mejor ciencia posible."

Voyager 2 continúa devolviendo datos de cinco instrumentos mientras viaja a través del espacio interestelar. Además del instrumento de rayos cósmicos, que detecta partículas en rápido movimiento que pueden originarse desde el Sol o desde fuentes externas a nuestro sistema solar, la nave está operando dos instrumentos dedicados al estudio del plasma (un gas en el que los átomos han sido ionizados y los electrones flotan libremente) y un magnetómetro (que mide los campos magnéticos) para comprender las nubes dispersas de material en el espacio interestelar.

Tomando datos de un rango de direcciones, el instrumento de partículas cargadas de baja energía es particularmente útil para estudiar la transición de la sonda fuera de nuestra heliosfera. Debido a que CRS solo puede mirar en ciertas direcciones fijas, el equipo científico de Voyager decidió apagar primero el calentador de CRS.

La Voyager 1, que cruzó el espacio interestelar en agosto de 2012, también continúa recopilando datos de su instrumento de rayos cósmicos, además de un instrumento de plasma, el magnetómetro y el instrumento de partículas cargadas de baja energía.

¿POR QUÉ APAGAR LOS CALENTADORES?

Lanzadas por separado en 1977, las dos Voyagers están ahora a más de 18.000 millones de kilómetros del Sol y lejos de su calor. Los ingenieros tienen que controlar cuidadosamente la temperatura en ambas naves espaciales para que sigan funcionando. Por ejemplo, si las líneas de combustible que accionan los propulsores que mantienen la nave orientada se congelaran, las antenas de las Voyager podrían dejar de apuntar a la Tierra. Eso evitaría que los ingenieros enviasen comandos a la nave o recibiesen datos científicos. Así que las naves espaciales fueron diseñadas para calentarse.

Pero el funcionamiento de los calentadores y los instrumentos requiere potencia, que disminuye constantemente en ambas Voyagers.

Cada una de las sondas está alimentada por tres generadores termoeléctricos de radioisótopos, o RTG, que producen calor a través de la descomposición natural de los radioisótopos de plutonio-238 y convierten ese calor en energía eléctrica. Debido a que la energía térmica del plutonio en los RTG disminuye y su eficiencia interna disminuye con el tiempo, cada nave está produciendo aproximadamente 4 vatios menos de potencia eléctrica cada año. Eso significa que los generadores producen aproximadamente un 40% menos de lo que lo hicieron en el lanzamiento hace casi 42 años, lo que limita la cantidad de sistemas que pueden ejecutarse en la nave espacial.

El nuevo plan de administración de energía de la misión explora múltiples opciones para lidiar con la disminución del suministro de energía en ambas naves espaciales, incluyendo apagar los calentadores de instrumentos adicionales en los próximos años.

Otro desafío que los ingenieros han enfrentado es el manejo de la degradación de algunos de los propulsores de las naves espaciales, que se activan en pequeños impulsos o bocanadas, para rotar sutilmente la nave. Esto se convirtió en un problema en 2017, cuando los controladores de la misión notaron que un conjunto de propulsores en la Voyager 1 necesitaba emitir más disparos para mantener la antena de la nave espacial apuntando a la Tierra. Para asegurarse de que la nave pudiera continuar manteniendo la orientación adecuada, el equipo disparó otro conjunto de propulsores en la Voyager 1 que no se había utilizado en 37 años.

Los propulsores actuales de la Voyager 2 también han comenzado a degradarse. Los gerentes de la misión han decidido hacer el mismo cambio de empuje en esa sonda este mes. Voyager 2 utilizó por última vez estos propulsores (conocidos como propulsores de maniobra de corrección de trayectoria) durante su encuentro con Neptuno en 1989.

El plan de los ingenieros para administrar la energía y el envejecimiento de las piezas debería garantizar que las Voyager 1 y 2 puedan continuar recolectando datos del espacio interestelar durante los próximos años.

"Ambas sondas de Voyager están explorando regiones nunca antes visitadas, por lo que cada día es un día de descubrimiento", dijo Ed Stone, científico del proyecto Voyager, en Caltech. "Las Voyager seguirán sorprendiéndonos con nuevas ideas sobre el espacio profundo".