¿Por qué la NASA perdió contacto con la Voyager 2?

El 20 de agosto de 1977 despegó de la Tierra la misión espacial más ambiciosa. El objetivo principal de la Voyager 2 era estudiar de cerca el Sistema Solar exterior. Se hizo posible debido a una rara alineación de planetas. Se suponía que la Voyager 2 estudiaría a todos los gigantes gaseosos del Sistema Solar: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Los astrónomos también esperaban que pudiera encontrar y explorar el borde del Sistema Solar. Dado que la Voyager 2 fue construida para viajes interestelares, la sonda estaba equipada con una antena grande de 4 m de ancho. Permitió que la nave espacial enviara los datos recopilados a la Tierra.

Durante su viaje, la sonda espacial descubrió una decimocuarta luna de Júpiter. La Voyager 2 fue la única nave espacial que estudió de cerca los cuatro planetas gigantes. Fue el primer objeto creado por humanos que pasó volando por Urano, donde encontró dos nuevos anillos y diez nuevas lunas. La Voyager 2 también pasó por Neptuno y notó su “Gran Mancha Oscura”. Es una tormenta giratoria colosal en el hemisferio sur del planeta. ¡La tormenta es del tamaño de la Tierra y se mueve a una velocidad de 2.400 km por hora! Estos vientos son los más fuertes jamás registrados en cualquier planeta del Sistema Solar.

En la historia de la exploración espacial, solo cinco naves espaciales han logrado abandonar la atracción gravitacional del Sistema Solar. Esas fueron Pioneer 10 y 11, Voyager 1 y 2 y New Horizons. La gente lanza miles de objetos al espacio. Estos objetos superan fácilmente la gravedad de la Tierra. Pero el Sol es unas 300.000 veces más masivo que nuestro planeta. Es por eso que su atracción gravitacional es mucho más difícil de combatir. Aún más impresionante, la Voyager 2 es el segundo objeto creado por humanos en la historia que alcanza el espacio interestelar después de pasar por la heliosfera. Esa es una burbuja de campos magnéticos y partículas producidas por el Sol y que protegen el Sistema Solar.

Dos años después de su lanzamiento, la Voyager 2 comenzó a transmitir las primeras imágenes de Júpiter. La sonda espacial proporcionó a los científicos información muy útil sobre Io y Europa, dos de las lunas más grandes de Júpiter. Luego, la misión espacial pasó por el propio gigante gaseoso. La distancia entre la nave espacial y el planeta era de alrededor de 644.000 km. Fue entonces cuando la sonda notó algunos cambios en la forma y el color de la Gran Mancha Roja. Es un enorme sistema de tormentas de larga duración, como un huracán en la Tierra, pero mucho, mucho más grande.

Dos años después, la Voyager 2 llegó a Saturno. Descubrió “radios” y torceduras en algunos de los anillos del planeta. Mientras la nave espacial volaba detrás y más allá del gigante gaseoso, pasó a través del plano de los anillos de Saturno. En ese momento, la velocidad de la Voyager era de alrededor de 13 km por segundo. Durante varios minutos, la sonda fue golpeada por miles de granos de polvo del tamaño de una micra. Esto cambió la dirección de la sonda, y sus jets de control tuvieron que disparar muchas veces para estabilizar el vehículo.

Después de que la Voyager 2 explorara Urano y Neptuno, salió del Sistema Solar. Sus instrumentos se pusieron a baja potencia para ahorrar energía. En agosto de 2007, la nave pasó el Frente de choque de terminación. Es el límite que marca el límite exterior de la influencia del Sol. Aquí, el viento solar se ralentiza. En el verano de 2013, la sonda alcanzó el espacio interestelar. Ahora bien, cuando se trata de enviar y recibir señales en el espacio, hay tres factores que debes tener en cuenta: distancia, potencia y tiempo. Cuanto más lejos está una nave espacial, más lejos tiene que viajar una señal antes de llegar a ella y más tiempo tarda esta señal en alcanzar a la nave espacial. Y cuando finalmente llega allí, es extremadamente débil.

Otro problema es que una vez que se lanza la nave espacial, no se puede actualizar. Está literalmente atascada con la tecnología con la que fue equipada. Además, naves espaciales como la Voyager 2 funcionan con combustible radiactivo. Cuando un material especial se desintegra radiactivamente, libera calor que se convierte en electricidad. Desafortunadamente, cuanto más material se desintegra, menos potencia tiene la nave para recibir y transmitir señales de radio. A pesar de este problema, no hemos perdido la conexión con las Voyager 1 y 2. Eso se debe a que aparecen tecnologías nuevas y más poderosas en la Tierra. Las señales que las personas envían pueden llegar mucho más lejos que antes

Es por eso que fue posible mantenerse en contacto con la Voyager 2, que ingresó al espacio interestelar en 2018 y ya se ha alejado casi 19 mil millones de km de la Tierra. Pero en marzo de 2020, el equipo principal que permitía a los científicos intercambiar señales con la nave espacial se apagó. Después de que se detuviera la comunicación con la nave espacial, la NASA pasó alrededor de 11 meses actualizando su Red de Espacio Profundo e instalando nuevo hardware. El DSN es un conjunto internacional de enormes antenas de radio que ayudan a los astrónomos en la Tierra a comunicarse con misiones interplanetarias. Estas antenas se encuentran en California, Madrid y Canberra. La que se usa para mantenerse en contacto con la Voyager 2 es un plato de 70 metros de ancho en Canberra. Este es el único equipo que puede enviar comandos que pueden llegar a la sonda.

Esta antena (conocida como DSS43) comenzó a funcionar en 1972, cinco años antes del lanzamiento de la Voyager 2 y la Voyager 1. En ese momento, tenía solo 64 m de ancho. Desde entonces, el plato ha recibido muchas reparaciones y actualizaciones. Pero estos 11 meses fueron los más largos que la antena estuvo desconectada. En octubre de 2020, la antena finalmente estuvo lista para una prueba después de todas las actualizaciones y reparaciones. Los operadores de la misión enviaron un conjunto de comandos a la Voyager 2. ¡Y después de muchos meses de silencio de radio, la nave espacial devolvió la señal! La sonda confirmó que había “escuchado” la llamada. Después de eso, la nave espacial ejecutó los comandos.

Mientras el plato estaba fuera de línea, los operadores de la misión podían recibir datos científicos y actualizaciones de salud de la Voyager 2. Los astrónomos seguían obteniendo datos del espacio interestelar, la región fuera de la heliosfera del Sol. Pero no pudieron enviar ningún comando a la sonda ya que se había alejado demasiado de la Tierra. La antena mejorada recibió dos nuevos transmisores de radio. ¡Y se hizo justo a tiempo! Uno de los transmisores, que se usó para comunicarse con la Voyager 2, no había sido reemplazado en casi 50 años. La antena también recibió nuevos equipos de refrigeración y calefacción y otros componentes electrónicos necesarios para soportar los transmisores avanzados.

Una cosa curiosa de la Red de espacio profundo es que sus antenas de radio están posicionadas de forma muy precisa. Están espaciadas por igual en todo el mundo. De esta manera, casi cualquier nave espacial puede permanecer en contacto con al menos una instalación en todo momento. Pero la Voyager 2 es una excepción. En 1989, hizo un sobrevuelo cercano de Tritón, la luna de Neptuno. Fue el único encuentro cercano que la gente tuvo con el octavo planeta del Sistema Solar y su luna. Por cierto, Tritón es el objeto más grande conocido que se cree que nació en el cinturón de Kuiper. Es un anillo en forma de rosquilla alrededor del Sol lleno de objetos helados. La Voyager 2 descubrió el sistema de anillos de Neptuno y sus diminutas lunas interiores.

La sonda también reunió mucha información asombrosa sobre Triton. Por ejemplo, quedó claro que la luna está cubierta de criovolcanes. En lugar de arrojar roca fundida, estos volcanes escupen hielo que consiste en agua, amoníaco y metano. (Cuando la nave espacial New Horizons sobrevoló Plutón más de 25 años después, descubrió el mismo fenómeno en el planeta enano.) De todos modos, para hacer este desvío, la Voyager 2 tuvo que viajar sobre el Polo Norte del gigante gaseoso. Pero esto cambió la trayectoria de la sonda, desviándola hacia el sur en relación con los planos de los planetas.

Desde entonces, la Voyager 2 se ha movido en esa dirección. Y ahora, la nave espacial está tan lejos que está fuera del alcance de las antenas de radio del hemisferio norte (las de Madrid y California). Esto hace que DSS43 (que se encuentra en el hemisferio sur) sea la única antena lo suficientemente potente y que transmite la frecuencia correcta para enviar comandos a la Voyager 2. La Voyager 1, la gemela de viaje más rápida de la sonda, no cambió su trayectoria. Después de pasar por Saturno, tomó un camino diferente. Es por eso que ahora puede comunicarse fácilmente con las dos instalaciones en el hemisferio norte. La actualización por la que ha pasado el Complejo de Comunicación del Espacio Profundo de Canberra también puede beneficiar a otras misiones espaciales. Por ejemplo, el rover Mars Perseverance que aterrizó en el Planeta Rojo el 18 de febrero de 2021. Esta antena también será crucial para explorar otros planetas y la Luna.