Dificultades para mantener el contacto con la nave espacial más alejada de la Tierra

Situada ya a un día-luz de la Tierra, en el espacio interestelar, la Voyager 1 de la NASA es el objeto de fabricación humana más alejado de nuestro mundo. La nave partió de nuestro planeta en 1977 y desde entonces ha resistido las vicisitudes de su largo viaje sin retorno. Sin embargo, la disminución paulatina de potencia de su fuente de energía eléctrica y de calor, así como la creciente dificultad en mantener apuntando a la Tierra su antena desde una distancia tan vasta, están obligando a los ingenieros de la misión a buscar soluciones cada vez más arriesgadas para los problemas que van surgiendo. Uno de tales problemas ha sido resuelto de esa manera recientemente.

Los ingenieros del centro de control de la Voyager 1 han resuelto con éxito un problema con los propulsores de la nave, que mantienen a la antena del lejano explorador apuntando a la Tierra para que pueda recibir órdenes, informar sobre el estado de sus sistemas y enviar los valiosísimos datos científicos que está recolectando.

Después de 47 años, un tubo de combustible del interior del sistema de propulsión se ha obstruido con dióxido de silicio, un subproducto que aparece con el paso del tiempo en un diafragma del depósito de combustible de la nave espacial. Las obstrucciones de esta clase reducen la eficacia con la que los propulsores pueden generar fuerza. Tras semanas de cuidadosa planificación, el equipo llevó a cabo un relevo de propulsores.

Los propulsores se alimentan con hidracina líquida, que se convierte en un chorro de gas y se libera en bocanadas de decenas de milisegundos de duración, para orientar suavemente la antena de la nave hacia la Tierra. Si el propulsor obstruido estuviera en buen estado, tendría que generar unos 40 de estos breves impulsos al día.

La Voyager 1, y su gemela la Voyager 2, menos alejada que la primera, cuentan con tres conjuntos o ramas de propulsores: dos conjuntos de propulsores para control de actitud (para cambiar la “postura” de la nave) y un conjunto de propulsores de maniobra para realizar correcciones de trayectoria. Durante los sobrevuelos de astros que hizo la nave décadas atrás, ambos tipos de propulsores se utilizaron con fines diferentes. Sin embargo, como la Voyager 1 sigue una trayectoria invariable fuera del sistema solar, sus necesidades de propulsores son más sencillas, y cualquiera de las dos clases de ramas de propulsores puede utilizarse para hacer rotar la nave hasta que su antena apunte justo a la Tierra.

En 2002, el equipo de ingenieros de la misión, con sede en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en el sur de California, observó que algunos tubos de combustible de la rama de propulsores de actitud que se utilizaba para apuntar la antena se estaban obstruyendo, por lo que el equipo cambió a la segunda rama de esa clase. Cuando esa rama mostró signos de obstrucción en 2018, el equipo cambió a los propulsores de maniobra para corrección de trayectoria y ha estado utilizando esa rama desde entonces.

Recreación artística de la Voyager 1 a gran distancia de la Tierra. (Imagen: NASA Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)

 Ahora esos tubos de los propulsores de corrección de trayectoria están aún más obstruidos que las ramas originales cuando el equipo dejó de utilizarlas en 2018.

 Como resultado, el equipo tuvo que optar por cambiar a una de las ramas de propulsores de actitud.

Cambiar de rama de propulsores habría sido una operación relativamente sencilla para la misión en 1980 o incluso en 2002. Pero la edad de la nave ha introducido nuevos retos, principalmente relacionados con el suministro de energía y la temperatura. Los responsables de la misión han tenido que ordenarle a la Voyager 1, y también a la 2, el apagado de todos los sistemas no esenciales de a bordo, incluidos algunos calentadores, a fin de conservar un nivel aceptable de suministro de energía eléctrica. Dicho suministro tiende a reducirse gradualmente, debido al inevitable desgaste de la fuente del sistema generador, alimentado por la desintegración de plutonio.

Aunque esas medidas de ahorro energético han servido para reducir el consumo, también han provocado que la nave espacial se enfríe, un efecto agravado por la pérdida de otros sistemas no esenciales que producían calor. En consecuencia, las ramas de los propulsores de actitud se han enfriado, y encenderlas en ese estado podría dañarlas, inutilizando los propulsores.

El equipo determinó que la mejor opción sería calentar los propulsores antes del cambio, encendiendo para ello temporalmente calentadores de los considerados no esenciales. Sin embargo, como ocurre con muchos de los retos a los que se ha enfrentado el equipo de la Voyager, esto planteaba un rompecabezas: el suministro de energía de la nave espacial es tan bajo que encender calentadores no esenciales requeriría apagar más sistemas para proporcionar a los calentadores la electricidad adecuada, y todo lo que está funcionando actualmente se considera esencial.

Tras estudiar la cuestión, los ingenieros descartaron apagar uno de los instrumentos científicos aún operativos durante un tiempo limitado, ya que existe el riesgo de que el instrumento ya no pueda volver a encenderse. Tras un estudio de viabilidad y una planificación adicionales, el equipo de ingenieros determinó que podían apagar con seguridad uno de los calentadores principales de la nave durante una hora, liberando energía suficiente para encender durante un rato los calentadores de los propulsores.

El plan se ejecutó y funcionó. La rama de propulsión que ha tomado el relevo está de nuevo en acción, ayudando a apuntar la antena de la Voyager 1 hacia la Tierra.

Desde el centro de control de la misión, se continuará haciendo todo lo posible para mantener las Voyager operativas el mayor tiempo posible, a fin de que puedan seguir revelando cómo es el medio interestelar.

NCYT