Programa Voyager

El programa Voyager es un programa científico estadounidense que emplea dos sondas interestelares , la Voyager 1 y la Voyager 2. Fueron lanzadas en 1977 para aprovechar una alineación planetaria favorable para explorar los dos gigantes gaseosos Júpiter y Saturno y potencialmente también los gigantes de hielo, Urano y Neptuno, para volar cerca de ellos mientras recopilaban datos para transmitirlos de vuelta a la Tierra. Después de que la Voyager 1 completó con éxito su sobrevuelo de Saturno y su luna Titán , se decidió enviar la Voyager 2 en sobrevuelos de Urano y Neptuno . ^[1]

Una vez finalizados los sobrevuelos planetarios, se tomaron decisiones para mantener las sondas en funcionamiento para explorar el espacio interestelar y las regiones exteriores del sistema solar. El 25 de agosto de 2012, los datos de la Voyager 1 indicaron que había entrado en el espacio interestelar. ^[2] El 5 de noviembre de 2019, los datos de la Voyager 2 indicaron que también había entrado en el espacio interestelar. ^[3] El 4 de noviembre de 2019, los científicos informaron que el 5 de noviembre de 2018, la sonda Voyager 2 había alcanzado oficialmente el medio interestelar (ISM), una región del espacio exterior más allá de la influencia del viento solar , al igual que lo hizo la Voyager 1 en 2012. ^{[4] [5] [6]} En agosto de 2018, la NASA confirmó, basándose en los resultados de la sonda New Horizons , la existencia de un « muro de hidrógeno » en los bordes exteriores del Sistema Solar que fue detectado por primera vez en 1992 por las dos naves espaciales Voyager. ^{[7] [8] [9]}

A partir de 2024, ^[actualizar]las Voyager seguirán en funcionamiento más allá del límite exterior de la heliosfera, en el espacio interestelar . La Voyager 1 se mueve a una velocidad de 61.198 kilómetros por hora (38.027 mph), o 17 km/s, (10,5 millas/segundo) con respecto al Sol, y está a 24.475.900.000 kilómetros (1,52086 × 10 ¹⁰  mi) del Sol ^[10], alcanzando una distancia de 162  UA (24.200  millones  de km ; 15.100 millones  de mi ) de la Tierra a fecha del 25 de mayo de 2024. ^[11] A fecha de 2024 ^[actualizar], la Voyager 2 se mueve a una velocidad de 55.347 kilómetros por hora (34.391 mph), o 15 km/s, con respecto al Sol, y está a 20.439.100.000 kilómetros (1,27003 × 10 ¹⁰  mi) del Sol ^[12], alcanzando una distancia de 162 UA (24.200 millones de km; 15.100 millones de mi) de la Tierra a fecha del 25 de mayo de 2024. distancia de 136.627  UA (20.4  mil millones  de km ; 12.7 mil millones  de mi ) de la Tierra al 25 de mayo de 2024. ^[11]

Las dos Voyager son los únicos objetos creados por el hombre que han pasado hasta la fecha al espacio interestelar (un récord que mantendrán al menos hasta la década de 2040) y la Voyager 1 es el objeto creado por el hombre más alejado de la Tierra. ^[13]

La Voyager hizo cosas que nadie predijo, encontró escenas que nadie esperaba y promete sobrevivir a sus inventores. Como una gran pintura o una institución perdurable, ha adquirido una existencia propia, un destino que escapa al alcance de sus manipuladores.

—  Stephen J. Pyne ^[1]

Las dos sondas espaciales Voyager fueron concebidas originalmente como parte del Planetary Grand Tour planeado a finales de los años 1960 y principios de los 70 que tenía como objetivo explorar Júpiter , Saturno , la luna de Saturno , Titán , Urano , Neptuno y Plutón . La misión se originó a partir del programa Grand Tour , conceptualizado por Gary Flandro , un ingeniero aeroespacial del Laboratorio de Propulsión a Chorro, en 1964, que aprovechó una rara alineación planetaria que ocurre una vez cada 175 años. ^{[15] [16]} Esta alineación permitió que una nave alcanzara todos los planetas exteriores utilizando asistencias gravitacionales . La misión consistía en enviar varios pares de sondas y ganó impulso en 1966 cuando fue respaldada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA . Sin embargo, en diciembre de 1971, la misión Grand Tour se canceló cuando la financiación se redirigió al programa del Transbordador Espacial . ^[17]

En 1972, se propuso una misión a escala reducida (cuatro planetas, dos naves espaciales idénticas), utilizando una nave espacial derivada de la serie Mariner , inicialmente destinada a ser Mariner 11 y Mariner 12. La técnica de asistencia gravitacional , demostrada con éxito por Mariner 10 , se utilizaría para lograr cambios de velocidad significativos al maniobrar a través del campo gravitacional de un planeta intermedio para minimizar el tiempo hacia Saturno. ^[18] Las naves espaciales luego se trasladaron a un programa separado llamado Mariner Jupiter-Saturn (también Mariner Jupiter-Saturn-Uranus , ^[19] MJS o MJSU ), parte del programa Mariner , posteriormente renombrado porque se pensó que el diseño de las dos sondas espaciales había progresado lo suficiente más allá del de la familia Mariner como para merecer un nombre separado. ^[20]

El 4 de marzo de 1977, la NASA anunció un concurso para cambiar el nombre de la misión, creyendo que el nombre existente no era apropiado ya que la misión había diferido significativamente de las misiones Mariner anteriores . Voyager fue elegido como el nuevo nombre, haciendo referencia a una sugerencia anterior de William Pickering , quien había propuesto el nombre Navigator . Debido a que el cambio de nombre se produjo cerca del lanzamiento, las sondas todavía se conocían ocasionalmente como Mariner 11 y Mariner 12, o incluso Voyager 11 y Voyager 12. ^[17]

Se establecieron dos trayectorias de misión: la JST apuntaba a Júpiter, Saturno y a mejorar un sobrevuelo de Titán , mientras que la JSX sirvió como plan de contingencia. La JST se centró en un sobrevuelo de Titán, mientras que la JSX proporcionó un plan de misión flexible. Si la JST tenía éxito, la JSX podría proceder con el Gran Tour, pero en caso de falla, la JSX podría ser redirigida para un sobrevuelo separado de Titán, perdiendo la oportunidad del Gran Tour. ^[18] La segunda sonda, ahora Voyager 2 , siguió la trayectoria de la JSX, lo que le otorgó la opción de continuar hacia Urano y Neptuno. Una vez que la Voyager 1 completó sus objetivos principales en Saturno, la Voyager 2 recibió una extensión de misión, lo que le permitió proceder a Urano y Neptuno. Esto permitió a la Voyager 2 divergir de la trayectoria JST originalmente planificada. ^[17]

Las sondas se lanzarían en agosto o septiembre de 1977, con el objetivo principal de comparar las características de Júpiter y Saturno, como sus atmósferas , campos magnéticos , entornos de partículas, sistemas de anillos y lunas . Pasarían por planetas y lunas en una trayectoria JST o JSX. Después de completar sus sobrevuelos, las sondas se comunicarían con la Tierra, retransmitiendo datos vitales utilizando sus magnetómetros , espectrómetros y otros instrumentos para detectar la radiación interestelar , solar y cósmica . Sus generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) limitarían el tiempo máximo de comunicación con las sondas a aproximadamente una década . Después de sus misiones principales, las sondas continuarían a la deriva en el espacio interestelar. ^[18]

La Voyager 2 fue la primera en ser lanzada. Su trayectoria fue diseñada para permitir sobrevuelos de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. La Voyager 1 fue lanzada después de la Voyager 2 , pero a lo largo de una trayectoria más corta y rápida que fue diseñada para proporcionar un sobrevuelo óptimo de la luna Titán de Saturno , ^[21] que se sabía que era bastante grande y que poseía una atmósfera densa. Este encuentro envió a la Voyager 1 fuera del plano de la eclíptica, poniendo fin a su misión científica planetaria. ^[22] Si la Voyager 1 no hubiera podido realizar el sobrevuelo de Titán, la trayectoria de la Voyager 2 podría haber sido alterada para explorar Titán, renunciando a cualquier visita a Urano y Neptuno. ^[23] La Voyager 1 no fue lanzada en una trayectoria que le hubiera permitido continuar hacia Urano y Neptuno, sino que podría haber continuado desde Saturno hasta Plutón sin explorar Titán. ^[24]

Durante la década de 1990, la Voyager 1 superó a las sondas de espacio profundo más lentas Pioneer 10 y Pioneer 11 para convertirse en el objeto creado por el hombre más distante de la Tierra, un récord que mantendrá en el futuro previsible. La sonda New Horizons , que tuvo una velocidad de lanzamiento más alta que la Voyager 1 , viaja más lentamente debido a la velocidad adicional que la Voyager 1 obtuvo de sus sobrevuelos de Júpiter y Saturno. La Voyager 1 y la Pioneer 10 son los objetos creados por el hombre más separados del mundo, ya que viajan en direcciones aproximadamente opuestas desde el Sistema Solar .

En diciembre de 2004, la Voyager 1 cruzó la zona de choque de terminación , donde el viento solar se desacelera a velocidad subsónica, y entró en la heliopausa , donde el viento solar se comprime y se vuelve turbulento debido a las interacciones con el medio interestelar . El 10 de diciembre de 2007, la Voyager 2 también alcanzó la zona de choque de terminación, aproximadamente 1.600 millones de kilómetros (1.000 millones de millas) más cerca del Sol que desde donde la Voyager 1 lo cruzó por primera vez, lo que indica que el Sistema Solar es asimétrico . ^[25]

En 2010, la Voyager 1 informó que la velocidad de salida del viento solar había caído a cero, y los científicos predijeron que se estaba acercando al espacio interestelar . ^[26] En 2011, los datos de las Voyager determinaron que la heliofunda no es lisa, sino que está llena de burbujas magnéticas gigantes , que se teoriza que se forman cuando el campo magnético del Sol se deforma en el borde del Sistema Solar. ^[27]

En junio de 2012, los científicos de la NASA informaron que la Voyager 1 estaba muy cerca de entrar en el espacio interestelar, indicado por un marcado aumento de partículas de alta energía procedentes del exterior del Sistema Solar. ^{[28] [29]} En septiembre de 2013, la NASA anunció que la Voyager 1 había cruzado la heliopausa el 25 de agosto de 2012, convirtiéndose en la primera nave espacial en entrar en el espacio interestelar. ^{[30] [31] [32]}

En diciembre de 2018, la NASA anunció que la Voyager 2 había cruzado la heliopausa el 5 de noviembre de 2018, convirtiéndose en la segunda nave espacial en ingresar al espacio interestelar. ^[3]

A partir de 2017, la Voyager 1 y la Voyager 2 seguirán monitoreando las condiciones en las zonas más alejadas del Sistema Solar. ^[33] Se espera que la sonda Voyager pueda operar instrumentos científicos hasta 2020, cuando la energía limitada requerirá que los instrumentos se desactiven uno por uno. En algún momento alrededor de 2025, ya no habrá energía suficiente para operar ningún instrumento científico.^[actualizar]

En julio de 2019, se implementó un plan de gestión de energía revisado para gestionar mejor el suministro de energía cada vez más escaso de las dos sondas. ^[34]

Las naves espaciales Voyager pesaban 815 kilogramos (1.797 libras) cada una en el momento del lanzamiento, pero después del uso de combustible ahora pesan alrededor de 733 kilogramos (1.616 libras). ^[35] De este peso, cada nave espacial lleva 105 kilogramos (231 libras) de instrumentos científicos. ^{[36] Las naves espaciales Voyager, idénticas, utilizan} sistemas de guía estabilizados en tres ejes que utilizan entradas giroscópicas y de acelerómetro en sus computadoras de control de actitud para apuntar sus antenas de alta ganancia hacia la Tierra y sus instrumentos científicos hacia sus objetivos, a veces con la ayuda de una plataforma de instrumentos móvil para los instrumentos más pequeños y el sistema de fotografía electrónica .

El diagrama muestra la antena de alta ganancia (HGA) con un plato de 3,7 m (12 pies) de diámetro unido al contenedor de electrónica decagonal hueco . También hay un tanque esférico que contiene el combustible monopropelente de hidracina .

El disco de oro de la Voyager está fijado a uno de los lados del bus. El panel cuadrado en ángulo a la derecha es el objetivo de calibración óptica y el radiador de exceso de calor. Los tres generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) están montados uno junto al otro en el brazo inferior.

La plataforma de escaneo incluye: el Espectrómetro de Interferometría Infrarroja (IRIS) (la cámara más grande en la parte superior derecha); el Espectrómetro Ultravioleta (UVS) justo encima del IRIS; las dos cámaras vidicón del Subsistema de Ciencia de Imágenes (ISS) a la izquierda del UVS; y el Sistema de Fotopolarímetro (PPS) debajo de la ISS.

Sólo cinco equipos de investigación siguen recibiendo apoyo, aunque se recopilan datos para dos instrumentos adicionales. ^[37] El subsistema de datos de vuelo (FDS) y una única grabadora de cinta digital (DTR) de ocho pistas proporcionan las funciones de manejo de datos.

El FDS configura cada instrumento y controla las operaciones de los instrumentos. También recopila datos científicos y de ingeniería y formatea los datos para su transmisión . El DTR se utiliza para registrar datos de alta velocidad del subsistema de ondas de plasma (PWS), que se reproducen cada seis meses.

El subsistema de ciencia de imágenes, compuesto por una cámara gran angular y otra de ángulo estrecho, es una versión modificada de los diseños de cámaras vidicón de barrido lento que se utilizaron en los vuelos anteriores del Mariner. El subsistema de ciencia de imágenes consta de dos cámaras de tipo televisión, cada una con ocho filtros en una rueda de filtros controlable montada delante de los vidicones. Una tiene una lente gran angular de baja resolución de 200 mm (7,9 pulgadas) de longitud focal con una apertura de f/3 (la cámara gran angular), mientras que la otra utiliza una lente f/8,5 de ángulo estrecho de 1500 mm (59 pulgadas) de mayor resolución (la cámara de ángulo estrecho).

Se construyeron tres naves espaciales: la Voyager 1 (VGR 77-1), la Voyager 2 (VGR 77-3) y el modelo de repuesto de prueba (VGR 77-2). ^{[38] [13]}

Lista de instrumentos científicos

Nombre del instrumento	Abreviatura	Descripción
Sistema de ciencia de imágenes	Estación Espacial Internacional	Se utilizó un sistema de dos cámaras (ángulo estrecho/gran ángulo) para proporcionar imágenes de Júpiter, Saturno y otros objetos a lo largo de la trayectoria. Filtros Cámara de ángulo estrecho [39] Nombre Longitud de onda Espectro Sensibilidad 0 – Claro 280–640 nm 4 – Claro 280–640 nm 7 – Ultravioleta 280–370 nm 1 – Violet 350–450 nm 2 – Azul 430–530 nm 5 – Verde 530–640 nm 6 – Verde 530–640 nm 3 – Naranja 590–640 nm Cámara gran angular [40] Nombre Longitud de onda Espectro Sensibilidad 2 – Claro 280–640 nm 3 – Violet 350–450 nm 1 – Azul 430–530 nm 6 – CH 4 -U 536–546 nm 5 – Verde 530–640 nm 4 – Na -D 588–590 nm 7 – Naranja 590–640 nm 0 – Canal 4 -JST 614–624 nm Investigador principal: Bradford Smith / Universidad de Arizona Datos: Catálogo de datos PDS/PDI, catálogo de datos PDS/PRN
Sistema de radiociencia	RRSS	Se utilizó el sistema de telecomunicaciones de la nave espacial Voyager para determinar las propiedades físicas de los planetas y satélites (ionosferas, atmósferas, masas, campos gravitacionales, densidades) y la cantidad y distribución del tamaño del material en los anillos de Saturno y las dimensiones de los anillos. Investigador principal: G. Tyler / Universidad de Stanford Datos: Catálogo de datos PDS/PPI, catálogo de datos PDS/PRN ( VG_2803 ) , archivo de datos NSSDC
Espectómetro y radiómetro interferómetro infrarrojo	IRIS	Se investigó el balance energético global y local y la composición atmosférica. También se obtuvieron perfiles de temperatura verticales de los planetas y satélites, así como la composición, las propiedades térmicas y el tamaño de las partículas en los anillos de Saturno . Investigador principal: Rudolf Hanel / Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA Datos: Catálogo de datos PDS/PRN, catálogo de datos ampliado PDS/PRN ( VGIRIS_0001, VGIRIS_002 ) , archivo de datos de Júpiter del NSSDC
Espectrómetro ultravioleta	UVS	Diseñado para medir las propiedades atmosféricas y medir la radiación. Investigador principal: A. Broadfoot / Universidad del Sur de California Datos: Catálogo de datos PDS/PRN
Magnetómetro de compuerta de flujo triaxial	REVISTA	Diseñado para investigar los campos magnéticos de Júpiter y Saturno, la interacción del viento solar con las magnetosferas de estos planetas y el campo magnético interplanetario hasta el límite del viento solar con el campo magnético interestelar y más allá, si se cruza. Investigador principal: Norman Ness / Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA Datos: Catálogo de datos PDS/PPI, archivo de datos NSSDC
Espectrómetro de plasma	POR FAVOR	Investigó las propiedades macroscópicas de los iones de plasma y midió los electrones en el rango de energía de 5 eV a 1 keV. Investigador principal: John Richardson / MIT Datos: Catálogo de datos PDS/PPI, archivo de datos NSSDC
Instrumento de partículas cargadas de baja energía	LECPP	Mide el diferencial en los flujos de energía y las distribuciones angulares de iones, electrones y el diferencial en la composición energética de iones. Investigador principal: Stamatios Krimigis / JHU/APL / Universidad de Maryland Datos: Trazado de datos UMD, catálogo de datos PDS/PPI, archivo de datos NSSDC
Sistema de rayos cósmicos	CRS	Determina el origen y el proceso de aceleración, la historia de vida y la contribución dinámica de los rayos cósmicos interestelares, la nucleosíntesis de elementos en fuentes de rayos cósmicos, el comportamiento de los rayos cósmicos en el medio interplanetario y el entorno de partículas energéticas planetarias atrapadas. Investigador principal: Edward Stone / Caltech / Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA Datos: Catálogo de datos PDS/PPI, archivo de datos NSSDC
Investigación de radioastronomía planetaria	PRA	Se utilizó un receptor de radio de barrido de frecuencia para estudiar las señales de emisión de radio de Júpiter y Saturno. Investigador principal: James Warwick / Universidad de Colorado Datos: Catálogo de datos PDS/PPI, archivo de datos NSSDC
Sistema de fotopolarímetro	P.D.P.	Se utilizó un telescopio Cassegrain tipo Dahl-Kirkham de 6 pulgadas f/1.4 con una rueda analizadora que contiene cinco analizadores de 0, 60, 120, 45 y 135 grados y una rueda de filtros con ocho bandas espectrales que cubren de 2350 a 7500A para recopilar información sobre la textura y composición de la superficie de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno e información sobre las propiedades de dispersión atmosférica y la densidad de estos planetas. Datos: Catálogo de datos PDS/PRN y Nodo Atmosférico PDS
Subsistema de ondas de plasma	PWS	Proporciona mediciones continuas e independientes de la vaina de los perfiles de densidad electrónica en Júpiter y Saturno, así como información básica sobre la interacción onda-partícula local, útil para estudiar las magnetosferas. Investigador principal: Donald Gurnett / Universidad de Iowa Datos: Catálogo de datos PDS/PPI

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  Vista de algunos de los instrumentos de la Voyager desde abajo. A la izquierda: las cámaras, los espectrómetros ultravioleta e infrarrojo (a la izquierda), el detector de plasma (recuadro negro en la parte inferior derecha) y los detectores de partículas y radiación (a la derecha). En el mástil, en el centro y a la derecha, se encuentran los detectores de plasma, partículas y rayos cósmicos.
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  El brazo magnetómetro de 13 metros de largo completamente extendido de la Voyager

Hay tres tipos diferentes de computadoras en la nave espacial Voyager, dos de cada tipo, que a veces se usan para redundancia. Son computadoras patentadas, hechas a medida, construidas a partir de circuitos integrados CMOS y TTL de escala media y componentes discretos, principalmente de la serie 7400 de Texas Instruments . ^[41] El número total de palabras entre las seis computadoras es de aproximadamente 32K. La Voyager 1 y la Voyager 2 tienen sistemas informáticos idénticos. ^{[35] [42]}

El sistema de mando por ordenador (CCS), el controlador central de la nave espacial, tiene dos procesadores de 18 bits de tipo interrupción con 4096 palabras cada uno de memoria de alambre chapado no volátil . Durante la mayor parte de la misión Voyager, los dos ordenadores CCS de cada nave espacial se utilizaron de forma no redundante para aumentar la capacidad de mando y procesamiento de la nave espacial. El CCS es casi idéntico al sistema que voló en la nave espacial Viking. ^[43]

El sistema de datos de vuelo (FDS) son dos máquinas de palabras de 16 bits con memorias modulares y 8198 palabras cada una.

El sistema de control de actitud y articulación (AACS) son dos máquinas de palabras de 18 bits con 4096 palabras cada una.

A diferencia de los demás instrumentos de a bordo, el funcionamiento de las cámaras para luz visible no es autónomo, sino que está controlado por una tabla de parámetros de imagen contenida en uno de los ordenadores digitales de a bordo , el Flight Data Subsystem (FDS). Las sondas espaciales más recientes, desde aproximadamente 1990, suelen disponer de cámaras completamente autónomas .

El subsistema de comando de computadora (CCS) controla las cámaras. El CCS contiene programas de computadora fijos como decodificación de comandos, detección de fallas y rutinas de corrección, rutinas de apuntamiento de antena y rutinas de secuenciación de naves espaciales. Esta computadora es una versión mejorada de la que se utilizó en el orbitador Viking . ^[43] El hardware en ambos subsistemas CCS hechos a medida en las Voyager es idéntico. Solo hay una modificación de software menor para uno de ellos que tiene un subsistema científico del que carece el otro.

Según el Libro Guinness de los Récords, el CCS ostenta el récord de "mayor período de funcionamiento continuo de un ordenador". Ha estado funcionando de forma continua desde el 20 de agosto de 1977. ^[44]

El subsistema de control de actitud y articulación (AACS) controla la orientación de la nave espacial (su actitud). Mantiene la antena de alta ganancia apuntando hacia la Tierra, controla los cambios de actitud y apunta la plataforma de exploración. Los sistemas AACS personalizados de ambas naves son idénticos.

En Internet se ha informado erróneamente ^[45] que las sondas espaciales Voyager estaban controladas por una versión del microprocesador RCA 1802 (RCA CDP1802 "COSMAC" ), pero tales afirmaciones no están respaldadas por los documentos de diseño primarios. El microprocesador CDP1802 se utilizó más tarde en la sonda espacial Galileo , que se diseñó y construyó años después. La electrónica de control digital de las Voyager no se basaba en un chip de circuito integrado con microprocesador.

Las comunicaciones de enlace ascendente se llevan a cabo mediante comunicaciones de microondas en banda S. Las comunicaciones de enlace descendente se llevan a cabo mediante un transmisor de microondas en banda X a bordo de la nave espacial, con un transmisor en banda S como respaldo. Todas las comunicaciones de largo alcance hacia y desde las dos Voyager se han llevado a cabo utilizando sus antenas de alta ganancia de 3,7 metros (12 pies). La antena de alta ganancia tiene un ancho de haz de 0,5° para la banda X y 2,3° para la banda S. ^{[46] : 17} (La antena de baja ganancia tiene una ganancia de 7 dB y un ancho de haz de 60°). ^{[46] : 17}

Debido a la ley del cuadrado inverso en las comunicaciones por radio , las velocidades de datos digitales utilizadas en los enlaces descendentes desde las Voyager han ido disminuyendo continuamente a medida que se alejaban de la Tierra. Por ejemplo, la velocidad de datos utilizada desde Júpiter era de unos 115.000 bits por segundo. Esa velocidad se redujo a la mitad a la distancia de Saturno, y ha disminuido continuamente desde entonces. ^[46] Se tomaron algunas medidas en tierra a lo largo del camino para reducir los efectos de la ley del cuadrado inverso. Entre 1982 y 1985, los diámetros de las tres antenas parabólicas principales de la Red de Espacio Profundo se aumentaron de 64 a 70 m (210 a 230 pies) ^{[46] : 34} aumentando drásticamente sus áreas para recoger señales de microondas débiles.

Mientras la nave estaba entre Saturno y Urano, el software de a bordo se actualizó para lograr un cierto grado de compresión de imágenes y utilizar una codificación de corrección de errores Reed-Solomon más eficiente . ^{[46] : 33}

Luego, entre 1986 y 1989, se pusieron en juego nuevas técnicas para combinar las señales de múltiples antenas en tierra en una señal más potente, en una especie de conjunto de antenas . ^{[46] : 34} Esto se hizo en Goldstone, California , Canberra (Australia) y Madrid (España) utilizando las antenas parabólicas adicionales disponibles allí. También, en Australia, el radiotelescopio Parkes se incorporó al conjunto a tiempo para el paso de Neptuno en 1989. En los Estados Unidos, el Very Large Array en Nuevo México se puso en uso temporalmente junto con las antenas de la Red de Espacio Profundo en Goldstone. ^{[46] : 34} El uso de esta nueva tecnología de conjuntos de antenas ayudó a compensar la inmensa distancia de radio entre Neptuno y la Tierra.

La energía eléctrica es suministrada por tres generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) MHW-RTG . Están alimentados por plutonio-238 (distinto del isótopo Pu-239 utilizado en armas nucleares) y proporcionaron aproximadamente 470 W a 30 voltios de CC cuando se lanzó la nave espacial. El plutonio-238 se desintegra con una vida media de 87,74 años, ^[47] por lo que los RTG que utilizan Pu-238 perderán un factor de 1−0,5 ^(1/87,74) = 0,79% de su producción de energía por año.

En 2011, 34 años después del lanzamiento, la potencia térmica generada por un RTG de este tipo se reduciría a (1/2) ^{(34/87,74) ≈ 76% de su potencia inicial. Los} termopares RTG , que convierten la potencia térmica en electricidad, también se degradan con el tiempo, reduciendo la potencia eléctrica disponible por debajo de este nivel calculado.

Para el 7 de octubre de 2011, la energía generada por la Voyager 1 y la Voyager 2 había descendido a 267,9 W y 269,2 W respectivamente, aproximadamente el 57% de la energía en el momento del lanzamiento. El nivel de energía de salida fue mejor que las predicciones previas al lanzamiento basadas en un modelo conservador de degradación de termopares. A medida que la energía eléctrica disminuye, las cargas de la nave espacial deben apagarse, eliminando algunas capacidades. Es posible que no haya suficiente energía para las comunicaciones en 2032. ^[48]

La misión principal de la Voyager se completó en 1989, con el paso cercano de Neptuno por parte de la Voyager 2. La Misión Interestelar Voyager (VIM) es una extensión de la misión, que comenzó cuando las dos naves espaciales ya habían estado en vuelo durante más de 12 años. ^[50] La División de Heliofísica de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA realizó una Revisión Sénior de Heliofísica en 2008. El panel encontró que la VIM "es una misión que es absolutamente imperativo continuar" y que "se justifica una financiación cercana al nivel óptimo y un mayor apoyo de la DSN ( Red de Espacio Profundo )". ^[51]

El objetivo principal del VIM era extender la exploración del Sistema Solar más allá de los planetas exteriores hasta la heliopausa (el punto más lejano en el que la radiación del Sol predomina sobre los vientos interestelares) y, si era posible, incluso más allá. La Voyager 1 cruzó el límite de la heliopausa en 2012, seguida por la Voyager 2 en 2018. El paso por el límite de la heliopausa ha permitido a ambas naves espaciales realizar mediciones de los campos, partículas y ondas interestelares no afectados por el viento solar . Dos hallazgos significativos hasta ahora han sido el descubrimiento de una región de burbujas magnéticas ^[52] y ninguna indicación de un cambio esperado en el campo magnético solar. ^[53]

Toda la plataforma de exploración de la Voyager 2 , incluidos todos los instrumentos de la plataforma, se apagó en 1998. Todos los instrumentos de la plataforma de la Voyager 1 , excepto el espectrómetro ultravioleta (UVS) ^[54] , también se apagaron.

La plataforma de escaneo de la Voyager 1 debía desconectarse a fines de 2000, pero se la dejó para investigar la emisión de rayos ultravioleta en dirección contraria al viento. Todavía se capturan datos de rayos ultravioleta, pero ya no es posible realizar escaneos. ^[55]

Las operaciones del giroscopio finalizaron en 2016 para la Voyager 2 y en 2017 para la Voyager 1. Las operaciones del giroscopio se utilizan para rotar la sonda 360 grados seis veces al año para medir el campo magnético de la nave espacial, que luego se resta de los datos científicos del magnetómetro.

Las dos naves espaciales continúan operando, con cierta pérdida de redundancia de subsistemas, pero conservan la capacidad de enviar datos científicos desde un conjunto completo de instrumentos científicos de la Misión Interestelar Voyager (VIM).

Ambas naves espaciales también cuentan con energía eléctrica adecuada y combustible de control de actitud para continuar operando hasta aproximadamente 2025, después de lo cual puede que no haya energía eléctrica para apoyar la operación de los instrumentos científicos; el retorno de datos científicos y las operaciones de la nave espacial cesarán. ^[56]

Al comienzo de la VIM, la Voyager 1 se encontraba a una distancia de 40 UA de la Tierra, mientras que la Voyager 2 se encontraba a 31 UA. La VIM consta de tres fases: choque de terminación, exploración de la heliovaina y fase de exploración interestelar. La nave espacial comenzó la VIM en un entorno controlado por el campo magnético del Sol, en el que las partículas de plasma están 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 solar supersónico se verá frenado y no podrá seguir expandiéndose por el viento interestelar. La primera característica que encuentra una nave espacial como resultado de esta interacción (entre el viento interestelar y el viento solar) es el choque de terminación, en el que el viento solar se ralentiza hasta alcanzar una velocidad subsónica y se producen grandes cambios en la dirección del flujo de plasma y la orientación del campo magnético. La Voyager 1 completó la fase de choque de terminación en diciembre de 2004 a una distancia de 94 UA, mientras que la Voyager 2 la completó en agosto de 2007 a una distancia de 84 UA. Después de entrar en la heliopausa, las naves espaciales se encontraban en una zona dominada por el campo magnético del Sol y las partículas del viento solar. Después de atravesar la heliopausa, las dos Voyager comenzaron la fase de exploración interestelar. El límite exterior de la heliopausa se denomina heliopausa. Esta es la región donde la influencia del Sol comienza a disminuir y se puede detectar el espacio interestelar. ^[58]

La Voyager 1 está escapando del Sistema Solar a la velocidad de 3,6 UA por año 35° al norte de la eclíptica en la dirección general del ápice solar en Hércules , mientras que la velocidad de la Voyager 2 es de aproximadamente 3,3 UA por año, en dirección 48° al sur de la eclíptica. La nave espacial Voyager eventualmente se dirigirá a las estrellas. En unos 40.000 años , la Voyager 1 estará a 1,6 años luz (al) de AC+79 3888, también conocida como Gliese 445 , que se está aproximando al Sol. En 40.000 años, la Voyager 2 estará a 1,7 años luz (al) de Ross 248 (otra estrella que se está aproximando al Sol), y en 296.000 años pasará a 4,6 años luz de Sirio , que es la estrella más brillante del cielo nocturno. ^[2] No se espera que la nave espacial colisione con una estrella durante 1 sextillón (10 ²⁰ ) de años. ^[59]

En octubre de 2020, los astrónomos informaron de un aumento significativo e inesperado de la densidad en el espacio más allá del Sistema Solar , detectado por las sondas espaciales Voyager . Según los investigadores, esto implica que "el gradiente de densidad es una característica a gran escala del VLISM ( medio interestelar muy local ) en la dirección general de la nariz heliosférica ". ^{[60] [61]}

Ambas naves espaciales llevan un disco fonográfico dorado de 30 cm (12 pulgadas) que contiene imágenes y sonidos de la Tierra, instrucciones simbólicas en la cubierta para reproducir el disco y datos que detallan la ubicación de la Tierra. ^{[33] [29]} El disco está pensado como una combinación de cápsula del tiempo y un mensaje interestelar para cualquier civilización, alienígena o humana de un futuro lejano, que pueda recuperar cualquiera de las Voyager. El contenido de este disco fue seleccionado por un comité que incluía a Timothy Ferris y que fue presidido por Carl Sagan . ^[29]

Punto Azul Pálido es una fotografía de la Tierra tomada el 14 de febrero de 1990 por la sonda espacial Voyager 1 desde una distancia de aproximadamente 6 mil millones de kilómetros ( 3,7 mil millones de millas, 40,5 UA ), como parte de la serie de imágenes del Sistema Solar de ese día, Retrato de Familia . ^[62] Los descubrimientos del programa Voyager durante la fase primaria de su misión, incluidas nuevas fotos en color de cerca de los principales planetas, fueron documentados regularmente por medios impresos y electrónicos. Entre los más conocidos se encuentra una imagen de la Tierra como un Punto Azul Pálido , tomada en 1990 por la Voyager 1 , y popularizada por Carl Sagan, ^[63]

Pensemos de nuevo en ese punto. Eso es aquí. Eso es nuestro hogar. Esos somos nosotros... La Tierra es un escenario muy pequeño en un vasto escenario cósmico... En mi opinión, tal vez no haya mejor demostración de la locura de las presunciones humanas que esta imagen distante de nuestro diminuto mundo. Para mí, subraya nuestra responsabilidad de tratarnos con más amabilidad y compasión unos a otros y de preservar y valorar ese punto azul pálido, el único hogar que hemos conocido.

• Swift, David W. (1997). Relatos de la Voyager . Reston, Virginia: Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica. ISBN 978-1-56347-252-7.
• Gallentine, Jay (2009). Embajadores de la Tierra: exploraciones pioneras con naves espaciales no tripuladas . Lincoln: U of Nebraska Press. ISBN 978-0-8032-2220-5.
• Pyne, Stephen J. (2010). Voyager: exploración, espacio y la tercera gran era de los descubrimientos . Penguin Books. ISBN 978-0-14-311959-3.
• Bell, Jim (2015). La era interestelar: dentro de la misión Voyager de cuarenta años . Penguin Publishing Group. ISBN 978-0-698-18615-6.

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Programa Voyager.

Sitios de la NASA

• Sitio web de la NASA Voyager
• Estado de la misión Voyager (actualizado en tiempo real)
• Duración de la vida de la nave espacial Voyager
• Datos de la NASA: la misión Voyager a los planetas exteriores
• Atlas de seis satélites saturninos de las Voyager 1 y 2, 1984
• Manual de telecomunicaciones del JPL Voyager

Páginas de información de instrumentos de la NASA:

• "Descripción general de los instrumentos de la Voyager". Archivado desde el original el 21 de julio de 2011.
• «CRS – SUBSISTEMA DE RAYOS CÓSMICOS». Archivado desde el original el 3 de agosto de 2014. Consultado el 11 de noviembre de 2017 .
• «ISS NA – SUBSISTEMA CIENTÍFICO DE IMÁGENES – ÁNGULO ESTRECHO». NASA . Consultado el 2 de abril de 2023 .
• «ISS WA – SUBSISTEMA CIENTÍFICO DE IMAGEN – GRAN ANGULAR». Archivado desde el original el 18 de julio de 2009. Consultado el 29 de octubre de 2009 .
• «IRIS – ESPECTRÓMETRO Y RADIÓMETRO DE INTERFERÓMETRO INFRARROJO». Archivado desde el original el 18 de julio de 2009. Consultado el 29 de octubre de 2009 .
• «LECP – PARTÍCULA CARGADA DE BAJA ENERGÍA». Archivado desde el original el 18 de julio de 2009. Consultado el 29 de octubre de 2009 .
• "MAG – MAGNETÓMETRO DE FLUJO TRIAXIAL". Archivado desde el original el 18 de julio de 2009. Consultado el 29 de octubre de 2009 .
• "PLS – EXPERIMENTO CIENTÍFICO DEL PLASMA". Archivado desde el original el 18 de julio de 2009. Consultado el 29 de octubre de 2009 .
• «PPS – SUBSISTEMA FOTOPOLARÍMETRO». Archivado desde el original el 25 de agosto de 2009. Consultado el 29 de octubre de 2009 .
• «PRA – RECEPTOR DE RADIOASTRONOMÍA PLANETARIA». Archivado desde el original el 18 de julio de 2009. Consultado el 29 de octubre de 2009 .
• "PWS – RECEPTOR DE ONDAS DE PLASMA". Archivado desde el original el 18 de julio de 2009. Consultado el 29 de octubre de 2009 .
• «RSS – SUBSISTEMA DE RADIOCIENCIA». Archivado desde el original el 3 de agosto de 2014. Consultado el 11 de noviembre de 2017 .
• «UVS – ESPECTRÓMETRO ULTRAVIOLETA». Archivado desde el original el 3 de agosto de 2014. Consultado el 11 de noviembre de 2017 .

Sitios no pertenecientes a la NASA

• Naves espaciales que escapan del sistema solar: posiciones actuales y diagramas
• NPR: Science Friday 24/8/07 Entrevistas por el 30 aniversario de la nave espacial Voyager
• Documento técnico ilustrado por RL Heacock , el ingeniero del proyecto
• Gray, Meghan. "Voyager y el espacio interestelar". Vídeos sobre el espacio profundo . Brady Haran .
• Documental presentado por PBS The Farthest-Voyager in Space
• Álbum de imágenes de la Voyager de Kevin M. Gill