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La misión Voyager: El sueño del viaje eterno

Les contamos todo acerca de esta misión a mas de 40 años de ininterrumpida actividad.

Alpinismonline Space | Redacción Alpinismonline Miércoles 8 de Agosto de 2018 - 12:22 765 | 0




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MISION INSIGHT HACIA MARTE
36
DIAS
19
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20
MIN
44
SEG
DISTANCIA A MARTE
9.010.124

TRANSCURRIDO DESDE LA TIERRA
168
DIAS
9
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39
MIN
13
SEG
DISTANCIA A LA TIERRA
70.728.938


Foto de portada: En esta fotografía enviada por el Voyager 2 en Agosto de 1989, una de las últimas imagenes enviadas por la sonda antes de sumergirse en el espacio profundo. Aquí vemos al gigante Neptuno y su luna Tritón que parece escaparse de las fauces del gigante gaseoso (Foto NASA)

Las naves gemelas Voyager 1 y 2 están en estos momentos explorando donde ningún objeto de la Tierra ha volado antes. Continuando con su viaje de más de 40 años desde sus lanzamientos en 1977, cada una de ellas se encuentra mucho más alejadas de la Tierra y del sol que el planeta enano Plutón.

En agosto de 2012, el Voyager 1 hizo la entrada histórica en el espacio interestelar alcanzando la heliopausa, una región entre estrellas, llena de material expulsado por la muerte de ellas hace millones de años.

Los científicos esperan aprender más sobre esta región cuando el Voyager 2, también alcance la heliopausa, que es el punto en el que el viento solar se une al medio interestelar o al viento estelar procedente de otras estrellas. Sería el límite de la Heliosfera. Es un límite teórico aproximadamente circular o en forma de lágrima, que señala el límite de influencia del Sol.
 

La misión principal fue la exploración de Júpiter y Saturno. Después de hacer una serie de descubrimientos allí, como los volcanes activos en la luna Io de Júpiter y las complejidades de los anillos de Saturno, la misión se extendió. Voyager 2 pasó a explorar Urano y Neptuno, y sigue siendo la única nave espacial que ha visitado esos planetas exteriores. La misión actual de los "aventureros", la Misión Interestelar Voyager (VIM), explorará el borde exterior del dominio del Sol. Y más allá.

Las naves espaciales gemelas fueron lanzadas por la NASA en meses separados en el verano de 1977 desde Cabo Cañaveral, Florida. Tal como se diseñaron originalmente, los Voyager debían realizar estudios de primeros planos de Júpiter y Saturno, los anillos de Saturno y las lunas más grandes de los dos planetas.



Una imagen artística que representa el paso de las Voyager por las proximidades de Júpiter

Para cumplir su misión de dos planetas, las naves se construyeron para un período de vida de cinco años. Pero a medida que avanzaba la misión y con el logro exitoso de todos sus objetivos, los sobrevuelos adicionales de los dos planetas gigantes más exteriores, Urano y Neptuno, demostraron ser posibles e irresistibles para los científicos e ingenieros de misión en la casa de los Voyager en el Laboratorio de Propulsión a chorro en Pasadena, California.

A medida que las naves espacial volaban a través del sistema solar, se utilizó la reprogramación a control remoto para dotar a los Voyager de mayores capacidades de las que poseían cuando abandonaron la Tierra. Su misión de dos planetas se convirtió en cuatro. Sus vidas de cinco años se extendieron a 12 y ahora ya llevan mas de cuarenta años de actividad.

Eventualmente, entre ellas, explorarían todos los planetas exteriores gigantes de nuestro sistema solar, cuarenta y ocho de sus lunas y los sistemas únicos de anillos y campos magnéticos que poseen esos gigantes gaseosos.




La Luna y la Tierra tomada por el Voyager 2 el 18 de Septiembre de 1977, a siete millones de kilómetros de nuestro planeta. El viaje eterno había comenzado (Foto NASA)

Si la misión Voyager hubiera terminado después de los sobrevuelos de Júpiter y Saturno, habría proporcionado el material para reescribir los libros de texto de astronomía. Pero habiendo duplicado sus ya ambiciosos itinerarios, los Voyager enviaron a la Tierra información que ha revolucionado la ciencia de la astronomía planetaria, ayudando a resolver preguntas clave y al mismo tiempo creando nuevas e intrigantes sobre el origen y evolución de los planetas en nuestro sistema solar.

 

La misión Voyager dentro del Sistema Solar

La misión Voyager fue diseñada para aprovechar una rara disposición geométrica de los planetas exteriores a fines de los años 70 y en los 80, lo que permitió una gira de cuatro planetas por un mínimo de propelente y tiempo de viaje. Esta disposición de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, que ocurre cada 175 años, permite que una nave espacial en una trayectoria de vuelo particular oscile de un planeta a otro sin la necesidad de grandes sistemas de propulsión a bordo. El sobrevuelo de cada planeta dobla la trayectoria de vuelo de la nave y aumenta su velocidad lo suficiente como para entregarla al siguiente destino. Usando esta técnica de asistencia gravitatoria, demostrada por primera vez con la misión Mariner 10 Venus / Mercury de la NASA en 1973-74, el tiempo de vuelo a Neptuno se redujo de 30 años a 12.



Esta foto tomada en Julio de 1979 por el Voyager 2, muestra la gran mancha de Júpiter con un tamaño equivalente al de tres planetas Tierra (Foto NASA)

Si bien se sabía que la misión de cuatro planetas era posible, se consideró que era demasiado costoso construir una nave espacial que pudiera recorrer la distancia, llevar los instrumentos necesarios y durar el tiempo suficiente para lograr una misión tan larga. Por lo tanto, los Voyager fueron financiados para llevar a cabo estudios intensivos de sobrevuelo de Júpiter y Saturno solamente. Se estudiaron más de 10,000 trayectorias antes de elegir las dos que permitirían acercamientos estrechos de Júpiter y su gran luna Io, y Saturno y su gran luna Titán; la ruta de vuelo elegida para el Voyager 2 también mantuvo la opción de continuar hacia Urano y Neptuno.

Desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Cabo Cañaveral, Florida, el Voyager 2 se lanzó primero, el 20 de agosto de 1977; El Voyager 1 se lanzó en una trayectoria más corta y más rápida el 5 de septiembre de 1977. Ambas naves espaciales fueron enviadas al espacio a bordo de los cohetes prescindibles del Titan-Centaur.

La misión principal de Voyager a Júpiter y Saturno puso al Voyager 1 en Júpiter el 5 de marzo de 1979 y Saturno el 12 de noviembre de 1980, seguido del Voyager 2 en Júpiter el 9 de julio de 1979 y en Saturno el 25 de agosto de 1981.



Otra imagen de la gran mancha Joviana (Foto NASA)

La trayectoria del Voyager 1, diseñada para enviar a la nave espacial más allá de la gran luna Titán y detrás de los anillos de Saturno, desvió inexorablemente el camino de la nave hacia el norte del plano de la eclíptica, plano en el que la mayoría de los planetas orbitan alrededor del Sol. El Voyager 2 estaba destinado a volar cerca de Saturno en un punto que automáticamente enviaría la nave espacial en dirección a Urano.

Después del exitoso encuentro de Saturno del Voyager 2, se demostró que el éste probablemente podría volar a Urano con todos los instrumentos funcionando. La NASA proporcionó fondos adicionales para continuar operando las dos naves espaciales y autorizó al Laboratorio de propulsión a chorro a llevar adelante un sobrevuelo de Urano. Posteriormente, la NASA también autorizó la etapa de Neptuno de la misión, que pasó a llamarse Voyager Neptune Interstellar Mission.

El Voyager 2 se encontró con Urano el 24 de enero de 1986, enviando fotos detalladas y otros datos sobre el planeta, sus lunas, campo magnético y sus sorprendentes anillos oscuros.

El Voyager 1, mientras tanto, sigue su camino hacia afuera, realizando estudios del espacio interplanetario. Sus instrumentos fueron los primeros de cualquier nave espacial construida por el ser humano, en detectar la heliopausa: el límite entre el final de la influencia magnética del Sol y el comienzo del espacio interestelar.




Una de las lunas de Júpiter, Io, y una explosión volcánica que puede visualizarse en la parte superior del satélite. Foto tomada el 4 de marzo de 1979. (Foto NASA)

Pero el Voyager 2 siguió su camino arribando a Neptuno el 25 de agosto de 1989, la nave espacial entonces, cambió su curso y voló hacia el sur, debajo del plano de la eclíptica,  hacia una dirección que la llevará, también, al espacio interestelar. Como reflejo de los nuevos destinos transplanetarios de los Voyager, el proyecto ahora se conoce como la Misión Interestelar Voyager.
 

El Voyager 1 ha atravesado ya la heliopausa y está saliendo del sistema solar, elevándose por encima del plano de la eclíptica en un ángulo de aproximadamente 35 grados a una velocidad de aproximadamente 520 millones de kilómetros al año. Oficialmente ingresó al espacio interestelar el 25 de agosto de 2012.

 

El Voyager 2 también se dirige fuera del sistema solar, buceando por debajo del plano de la eclíptica en un ángulo de aproximadamente 48 grados y una velocidad de 470 millones de kilómetros por año.

 

Ambas naves seguirán estudiando las fuentes ultravioletas entre las estrellas, y los campos y los instrumentos de partículas a bordo de los Voyager continuarán explorando el límite entre la influencia del Sol y el espacio interestelar.

Se espera que los Voyager devuelvan datos valiosos durante al menos otra década. Se mantendrán las comunicaciones hasta que las fuentes de poder de ambas naves se agoten y ya no puedan suministrar suficiente energía eléctrica para alimentar los subsistemas críticos.




Saturno al natural. Fotografía del gigante tomada el 16 de Noviembre de 1980 (Foto NASA)

La misión interestelar

El objetivo de la Misión Interestelar Voyager (VIM) es extender la exploración de la NASA del sistema solar más allá de los alrededores de los planetas exteriores a los límites externos de la esfera de influencia del Sol, y posiblemente más allá. Esta misión extendida continúa caracterizando el entorno del sistema solar exterior y la búsqueda del límite de la heliopausa, los límites externos del campo magnético del Sol y el flujo externo del viento solar.

La penetración de la frontera de heliopausa entre el viento solar y el medio interestelar permitirá realizar mediciones de campos interestelares, partículas y ondas no afectadas por el viento solar.



PARA UNA MEJOR VISUALIZACION, HAGA CLICK SOBRE LA FOTO PARA AMPLIAR | Una ilustración que representa la misión Voyager y la posición actual de ambas sondas. En primera instancia hacia la izquierda vemos al sol y los ocho planetas del sistema solar junto con Plutón, uno de los planetas enanos. Luego se aprecian las distintas capas que delimitan la influencia de la estrella en su espacio circundante. El área de choque de terminación que precede a la región de Heliopausa, luego una zona de interacción donde la influencia solar se equilibra con la influencia interestelar. Por sobre el plano de la eclíptica, que atraviesa a los ocho planetas y al Sol, podemos ver la posición actual de la sonda Voyager 2, luego de haber atravesado la Heliopausa. Debajo del plano de la eclíptica visualizamos la posición del Voyager 1, aproximándose a la región de Heliopausa aún dentro de la incidencia solar. Ambas naves espaciales han superado la distancia de las 100 UA como puede verse en el gráfico (Imagen NASA)

 

Característica de la misión

El VIM es una extensión de la misión primaria Voyager que se completó en 1989 con el sobrevuelo cercano de Neptuno por la nave espacial Voyager 2. Neptuno fue el último planeta exterior visitado por una nave espacial Voyager. El Voyager 1 completó sus sobrevuelos planificados de los sistemas planetarios de Júpiter y Saturno, mientras que el Voyager 2, además de sus propios sobrevuelos a estos mismos planetas, completó los sobrevuelos cercanos de los dos gigantes gaseosos restantes, Urano y Neptuno.

Al comienzo del VIM, las dos naves Voyager habían estado en vuelo durante más de 12 años. El Voyager 1 estaba a una distancia de aproximadamente 40 UA (Unidad Astronómica - distancia media de la Tierra desde el Sol, a 150 millones de kilómetros) del Sol, y el Voyager 2 estaba a una distancia de aproximadamente 31 UA.

Es apropiado considerar el VIM como tres fases distintas: el choque de terminación, la exploración de la heliopausa y las fases de exploración interestelar.

Las dos naves espaciales Voyager comenzaron el VIM operando en un ambiente controlado por el campo magnético del Sol con las partículas de plasma dominadas por las contenidas en el viento solar supersónico en expansión.

Este es el entorno característico de la fase de choque de terminación. A cierta distancia del Sol, el viento interestelar retiene el viento solar supersónico de una mayor expansión. La primera característica encontrada por una nave espacial como resultado de esta interacción interestelar entre el viento y el viento solar fue el choque de terminación donde el viento solar disminuye de velocidad supersónica a subsónica y ocurren grandes cambios en la dirección del flujo de plasma y la orientación del campo magnético.

El Voyager 1 está escapando del sistema solar a una velocidad de aproximadamente 3.6 AU por año, 35 grados fuera del plano de la eclíptica al norte, en la dirección general del Apex Solar (la dirección del movimiento del Sol en relación con las estrellas cercanas). El Voyager 2 también escapa del sistema solar a una velocidad de alrededor de 3.3 UA por año, a 48 grados del plano de la eclíptica hacia el sur.




Una de las lunas de Saturno, Rea, en fotografía tomada el 12 de Noviembre de 1980 (Foto NASA)

El paso a través del amortiguador de terminación terminó la fase de choque de terminación y comenzó la fase de exploración de la heliopausa. La heliopausa es la capa externa de la burbuja donde el viento solar tiene influencia y circula sobre si mismo (heliosfera). Todavía está dominado por el campo magnético del Sol y las partículas contenidas en el viento solar. Por su parte, la zona denominada choque de terminación es el límite de uno de los últimos bordes exteriores de la influencia del Sol.

El Voyager 1 cruzó el choque de terminación a 94 UA en diciembre de 2004 y el Voyager 2 lo cruzó a 84 UA en agosto de 2007. Después del paso por el choque de terminación, el equipo del Voyager esperaba ansiosamente el paso de cada nave espacial a través de la heliopausa que es la extensión exterior del campo magnético del Sol y el viento solar, dicho en otras palabras, tal como lo señaláramos anteriormente, el límite de influencia del Sol y comienzo de la influencia intersestelar.

En esta región, la influencia del Sol disminuye y se puede detectar el comienzo del espacio interestelar. Es donde los vientos solares de un millón de millas por hora disminuyen a aproximadamente 250,000 millas por hora, la primera indicación de que el viento se acerca a la heliopausa.

El 25 de agosto de 2012, el Voyager 1 voló más allá de la heliopausa y entró en el espacio interestelar, por lo que es el primer objeto hecho por humanos que explora este nuevo territorio.

En ese momento, estaba a una distancia de aproximadamente 122 UA, o alrededor de 18 mil millones de kilómetros del sol. Este tipo de exploración interestelar es el objetivo final de la Misión Interestelar Voyager. La Voyager 2, que viaja en una dirección diferente a la Voyager 1, aún no ha cruzado la heliopausa hacia el espacio interestelar.

Los Voyager tienen suficiente energía eléctrica y combustible propulsor para mantener su conjunto actual de instrumentos científicos hasta por lo menos 2020. Para tener una idea de su consumo, ambas naves espaciales operan con una energía de 400 wats, el equivalente a cuatro lamparas de luz de 100w cada una.

En ese momento, el Voyager 1 estará a unos 22.100 millones de kilómetros del Sol y el Voyager 2 a 18.400 millones de kilómetros de distancia. Eventualmente, los Voyager pasarán a otras estrellas.

En unos 40,000 años, el Voyager 1 pasará a una distancia de 1.6 años luz de AC+79 3888, una estrella en la constelación de Camelopardalis dirigiéndose hacia la constelación de Ofiuco.




El gran "Titan", el mayor de los satélites de Saturno, con su atmósfera. Imagen tomada a fines de 1980 (Foto NASA)

Por su parte en unos 40,000 años, el Voyager 2 pasará 1.7 años luz de la estrella Ross 248 y en aproximadamente 296,000 años, pasará 4.3 años luz de Sirius, la estrella más brillante en el cielo.

Los Voyager están destinados, quizás eternamente, a deambular por la Vía Láctea, en búsqueda del sueño del espacio eterno.

 

Bibliografía: La misión Voyager (Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA)




En agosto de 1989 el Voyager 2 visitó rápidamente Neptuno, en un viaje ya acelerado por las diversas influencias gravitacionales de los planetas externos que fue atravesando. En esta imagen pueden apreciarse nubes de color blanquecino sobre la superficie del gigante gaseoso (Foto NASA)



Nota principal: http://www.alpinismonline.com/mz-notas.asp?id=11094
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