Los ingenieros de la NASA encendieron con éxito un conjunto de propulsores que la Voyager 1 no ha utilizado en décadas para resolver un problema que podría impedir que la nave espacial de 47 años se comunique con la Tierra a miles de millones de kilómetros de distancia.
Cuando la Voyager 1 despegó hacia el espacio el 5 de septiembre de 1977, nadie esperaba que la sonda todavía funcionara hoy en día.
Como resultado de su excepcionalmente larga misión, la Voyager 1 experimenta problemas a medida que sus componentes envejecen en las gélidas zonas exteriores más allá de nuestro sistema solar. Cuando surge un problema, los ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL, por sus siglas en inglés) en Pasadena, California, tienen que ser creativos y, al mismo tiempo, tener cuidado de cómo reaccionará la nave espacial a los cambios.
La Voyager 1, la sonda espacial más alejada de la Tierra en la actualidad, se encuentra a unos 24.000 millones de kilómetros de distancia. La sonda opera más allá de la heliosfera (la burbuja de campos magnéticos y partículas del Sol que se extiende mucho más allá de la órbita de Plutón), donde sus instrumentos toman muestras directamente del espacio interestelar.
A principios de este año, los ingenieros detectaron un problema cuando el tubo de combustible dentro de uno de los propulsores de la Voyager se obstruyó. Si los propulsores están obstruidos, no pueden generar tanta fuerza para mantener la nave espacial estable. Los propulsores de la Voyager mantienen la nave espacial orientada de manera que pueda comunicarse con la Tierra.
Si la Voyager 1 no está posicionada de tal manera que su antena apunte a la Tierra, la nave espacial no puede “escuchar” los comandos del control de la misión ni enviar datos, según Calla Cofield, especialista en relaciones con los medios del JPL.
“Si los propulsores que mantienen la antena apuntando hacia la Tierra se obstruyeran, eso significaría el fin de la misión”, dijo.
El equipo se dio cuenta de que tendría que enviar comandos a la nave espacial para cambiar a otro conjunto de propulsores, pero la solución no sería sencilla.
Un problema recurrente
No es la primera vez que la Voyager 1 tiene que cambiar a otro conjunto de propulsores. Por fortuna, la nave espacial tiene tres conjuntos de propulsores: dos de propulsores de actitud y uno dedicado a maniobras de corrección de trayectoria.
La Voyager 1 utilizó los propulsores para una variedad de propósitos mientras sobrevolaba planetas como Júpiter y Saturno en 1979 y 1980, respectivamente.
Ahora, la nave espacial sigue una trayectoria invariable que la aleja de nuestro sistema solar, por lo que solo necesita un conjunto de propulsores para ayudar a mantener su antena apuntando hacia la Tierra. Para alimentar los propulsores, la hidracina líquida se convierte en gas y se libera en unas 40 bocanadas cortas por día para mantener la orientación correcta de la Voyager 1.
Con el tiempo, los ingenieros descubrieron que un tubo de combustible dentro de los propulsores puede obstruirse con dióxido de silicio, que es consecuencia del envejecimiento del diafragma de goma del tanque de combustible. A medida que los propulsores se obstruyen, generan menos fuerza.
En 2002, el equipo le ordenó a la Voyager 1 que cambiara a su segundo conjunto de propulsores de actitud cuando el primero mostró signos de obstrucción. Los ingenieros cambiaron nuevamente al conjunto de propulsores de corrección de trayectoria en 2018 cuando el segundo conjunto también pareció obstruido.
Pero cuando el equipo verificó recientemente el estado de los propulsores de corrección de trayectoria de la Voyager, estaban incluso más obstruidos que los dos conjuntos de propulsores anteriores.
Cuando el equipo le cambió inicialmente los propulsores de corrección de trayectoria a la Voyager hace seis años, la abertura del tubo medía 0,25 milímetros de ancho. Pero ahora, la obstrucción la ha reducido a 0,035 milímetros, la mitad del ancho de un cabello humano, según la NASA.
Era hora de volver a rotar hacia otro conjunto de propulsores de actitud.
Realizar un cambio desafiante
A medida que la Voyager 1 y su sonda gemela, la Voyager 2, fueron envejeciendo, el equipo de la misión ha ido apagando poco a poco los sistemas no esenciales de ambas naves espaciales para conservar energía, incluidos los calentadores. Como resultado, los componentes de la Voyager 1 están más fríos, y el equipo sabía que no podía simplemente enviar un comando a la Voyager 1 para cambiar inmediatamente a uno de los propulsores de actitud sin hacer algo para calentarlos.
No obstante, la Voyager 1 no tiene suficiente energía para volver a encender los calentadores sin apagar algo más, y sus instrumentos científicos son demasiado valiosos como para apagarlos y arriesgar que no vuelvan a encenderse, dijo el equipo.
Se dieron cuenta entonces de que se podía apagar uno de los calentadores principales de la nave espacial durante aproximadamente una hora, lo que permitiría a los ingenieros encender los calentadores de los propulsores y realizar el cambio de forma segura.
Este plan funcionó y el 27 de agosto la Voyager 1 volvió a depender de uno de sus propulsores originales para mantenerse en contacto con la Tierra.
El equipo tomó medidas para utilizar menos los propulsores y espera obtener otros dos o tres años de uso del conjunto original, dijo Todd Barber, ingeniero de propulsión de la Voyager.
Una vez que la nave espacial haya agotado este conjunto de propulsores, la opción restante de la Voyager 1 es el otro conjunto de propulsores de actitud, que ya está obstruido.
“Todas las decisiones que tendremos que tomar en el futuro requerirán mucho más análisis y cautela que antes”, dijo Suzanne Dodd, directora del proyecto Voyager, en un comunicado.
La Voyager 2 también ha pasado por cambios de propulsores en 1999 y 2019, y “la situación allí es menos grave”, dijo Barber. La Voyager 2 ha viajado a más de 20.000 millones de kilómetros de la Tierra.
La información recopilada por estas sondas de larga duración ayuda a los científicos a comprender la forma similar a la de un cometa que tiene la heliosfera y cómo protege a la Tierra de las partículas energizadas y la radiación en el espacio interestelar.
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