miniaturadeimagen|Posiciones heliocéntricas de las cinco sondas interestelares (cuadrados) y otros cuerpos (círculos) en el año 2020, con las fechas de lanzamiento y sobrevuelo. Los marcadores indican las posiciones el 1 de enero de cada año, con una marca cada cinco años.La gráfica 1 está vista desde el polo norte de la eclíptica, a escala.Los gráficos 2 a 4 son proyecciones de un tercer ángulo a escala del 20%.
Voyager 1 es una sonda espacial lanzada por la NASA el 5 de septiembre de 1977 como parte del programa Voyager para estudiar el Sistema solar exterior y el espacio interestelar más allá de la heliosfera del Sol. Fue lanzada 16 días después de su nave gemela, Voyager 2. Se comunica a través de la Red del Espacio Profundo (DSN) de la NASA para recibir órdenes rutinarias y transmitir datos a la Tierra. La NASA y el JPL proporcionan datos de distancia y velocidad en tiempo real. A una distancia de 167.45 UA (25 000 millones de km) de la Tierra a fecha de febrero de 2025, es el primer objeto construido por la humanidad en alcanzar el espacio interestelar y actualmente es el más alejado del planeta Tierra. La sonda abandonará el sistema solar al dejar atrás la nube de Oort, la frontera más distante del sistema solar, que alcanzará dentro de unos tres siglos y abandonará en aproximadamente 30000 años.
La sonda sobrevoló Júpiter, Saturno y Titán, la luna más grande de Saturno. La NASA tenía la posibilidad de elegir entre hacer un sobrevuelo de Plutón o de Titán; la exploración de la luna de Saturno tuvo prioridad porque se sabía que tenía una atmósfera considerable. Voyager 1 estudió el clima, los campos magnéticos y los anillos de los dos gigantes gaseosos y fue la primera sonda en proporcionar imágenes detalladas de sus lunas.
Como parte del programa Voyager y al igual que su nave hermana Voyager 2, la misión ampliada de la sonda espacial es localizar y estudiar las regiones y los límites de la heliosfera exterior y comenzar a explorar el medio interestelar. Voyager 1 cruzó la heliopausa y entró en el espacio interestelar el 25 de agosto de 2012, convirtiéndose en la primera sonda espacial en hacerlo. Dos años después, Voyager 1 comenzó a experimentar una tercera ola de eyecciones de masa coronal del Sol que continuó al menos hasta el 15 de diciembre de 2014, lo que corroboró que la sonda se encuentra en el espacio interestelar.
En 2017, el equipo de Voyager activó con éxito los propulsores de maniobra de corrección de trayectoria (TCM) por primera vez desde 1980, lo que permitió prolongar la misión en aproximadamente dos a tres años. Se espera que la misión ampliada de Voyager 1 continúe enviando datos científicos al menos hasta 2026, con una vida útil máxima que podría llegar hasta 2030. Sus generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) podrían suministrar suficiente energía eléctrica para transmitir datos de ingeniería hasta 2036.
Trasfondo de la misión
Historia
Una propuesta de la década de 1960 para realizar un Grand Tour con el fin de estudiar los planetas exteriores condujo a la NASA a empezar a trabajar en una misión a principios de la década de 1970. La información obtenida por la nave espacial Pioneer 10 ayudó a los ingenieros a diseñar a las Voyager para que pudieran enfrentar mejor la intensa radiación alrededor de Júpiter. Aun así, poco antes del lanzamiento, se aplicaron tiras de papel aluminio de cocina a ciertos cables para mejorar el blindaje contra la radiación.
Inicialmente, la Voyager 1 fue planeada como la Mariner 11 del programa Mariner. Debido a recortes presupuestarios, la misión se redujo a un sobrevuelo de Júpiter y Saturno y se rebautizó como sondas Mariner Júpiter-Saturno. El nombre se cambió a Voyager cuando los diseños de las sondas empezaron a diferir sustancialmente de las misiones Mariner.
Componentes de la nave miniaturadeimagen|izquierda|upright=0.72|La antena parabólica de alta ganancia de 3,7 m de diámetro utilizada en la nave VoyagerLa Voyager 1 fue construida por el Laboratorio de Propulsión a Reacción (JPL). Cuenta con 16 motores de hidrazina, giroscopios de estabilización de tres ejes e instrumentos de referencia para mantener la antena de radio de la sonda orientada hacia la Tierra. En conjunto, estos instrumentos forman parte del Subsistema de Control de Actitud y Articulación (AACS), junto con unidades redundantes de la mayoría de los instrumentos y ocho propulsores de reserva. La nave espacial también incluye 11 instrumentos científicos para estudiar objetos celestes tales como planetas mientras viaja por el espacio.
Sistema de comunicación
El sistema de radiocomunicación de la Voyager 1 fue diseñado para ser utilizado dentro y fuera de los límites del sistema solar. Dispone de una Antena Cassegrain de 3,7 metros (12 pies) de diámetro y de alta ganancia para enviar y recibir ondas de radio a través de las tres estaciones de la Red de Espacio Profundo en la Tierra. Normalmente, la nave transmite datos a la Tierra a través del canal 18 de la Red de Espacio Profundo, utilizando una frecuencia de 2,3 GHz u 8,4 GHz, mientras que las señales de la Tierra a la Voyager se transmiten a 2,1 GHz.
Cuando la Voyager 1 no puede comunicarse con la Tierra, su grabadora digital (DTR) puede registrar unos 67 kilobytes de datos para su posterior transmisión.} Desde el 2023, las señales de la Voyager 1 tardan más de 22 horas en llegar a la Tierra.
Suministro energético
Voyager 1 tiene tres generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) montados en un brazo. Cada MHW-RTG contiene 24 esferas prensadas de óxido de plutonio-238. Los RTG generaban unos 470 W de energía eléctrica en el momento del lanzamiento, mientras que el resto se disipaba en forma de calor residual. La potencia de los RTG disminuye con el tiempo debido a la semivida de 87.7 años del combustible y a la degradación de los termopares, pero podrán seguir manteniendo algunas de sus operaciones al menos hasta 2025.
Computadoras
A diferencia de los demás instrumentos de la Voyager, el funcionamiento de las cámaras para la luz visible no es autónomo, sino que se controla mediante una tabla de parámetros de imagen contenida en uno de los ordenadores digitales, el Subsistema de Datos de Vuelo (FDS). Desde los años 90, la mayoría de las sondas espaciales están equipadas con cámaras completamente autónomas.
El subsistema de comandos informáticos (CCS) controla las cámaras. El CCS contiene programas informáticos fijos, como por ejemplo decodificación de comandos, rutinas de detección y corrección de fallos, rutinas de apuntamiento de antenas y rutinas de secuenciación de naves espaciales. Este ordenador es una versión mejorada del que se utilizó en los orbitadores Viking de la década de 1970.
El Subsistema de Control de Actitud y Articulación (AACS) controla la orientación de la nave espacial (su actitud). Mantiene a la antena de alta ganancia apuntando hacia la Tierra, controla los cambios de actitud y orienta la plataforma de exploración. Los sistemas AACS de ambos Voyager son idénticos.
Desarrollo de la misión
Cronología del viaje 800pxTrayectoria de la Voyager 1 vista desde la Tierra, desviándose de la eclíptica en 1981 a la altura de Saturno y dirigiéndose ahora hacia la constelación de Ofiuco.
Fecha Evento 1977-09-05 Nave espacial lanzada a las 12:56:00 UTC. 1977-12-10 Entrada al Cinturón de asteroides. 1977-12-19 Voyager 1 rebasa a Voyager 2. (Véase el diagrama) 1978-09-08 Salida del cinturón de asteroides. 1979-01-06 Comienza la fase de observación de Júpiter 1979-03-05 Encuentro con el Sistema Joviano. 06:54 Sobrevuelo de Amalthea a 420200 km. 12:05:26 Aproximación más cercana a Júpiter a 348890 km del centro de masa. 15:14 Sobrevuelo de Io a 20570 km. 18:19 Sobrevuelo de Europa a 733760 km. 1979-03-06 02:15 Sobrevuelo de Ganímedes a 114710 km. 17:08 Sobrevuelo de Calisto a 126400 km. 1979-04-13 Fin de la fase 1980-08-22 Inicio de la fase de observación de Saturno. 1980-11-12 Encuentro con el sistema saturniano. 05:41:21 Sobrevuelo de Titán a 6490 km. 22:16:32 Sobrevuelo de Tetis a 415670 km. 23:46:30 Aproximación más cercana a Saturno a 184300km del centro de masa. 1980-11-13 01:43:12 Sobrevuelo de Mimas a 88440 km. 01:51:16 Sobrevuelo de Encelado a 202040 km. 06:21:53 Sobrevuelo de Rea a 73980 km. 16:44:41 Sobrevuelo de Hiperión a 880440 km. 1980-11-14 Fin de la fase 1980-11-14 Comienza la misión extendida.
Misión extendida 1990-02-14 Imágenes finales del programa Voyager tomadas por la Voyager 1 para crear el Retrato de Familia del sistema solar. 1998-02-17 La Voyager 1 supera a la Pioneer 10 como nave espacial más alejada del Sol, a 69419UA. La Voyager 1 se aleja del Sol a una velocidad de más de 1 UA por año más rápido que la Pioneer 10. 2004-12-17 La sonda superó el frente de choque de terminación a 94 UA y entró en la heliofunda. 2007-02-02 Finalizadas las operaciones del subsistema de plasma. 2007-04-11 Calentador del subsistema de plasma terminado. 2008-01-16 Finalización de las operaciones del experimento de radioastronomía planetaria. 2012-08-25 La sonda cruzó la heliopausa a 121 UA y entró en el espacio interestelar, convirtiéndose en el primer objeto fabricado por el hombre en salir del sistema solar. 2014-07-07 Nueva confirmación de que la sonda está en el espacio interestelar. 2016-04-19 Finalizadas las operaciones del Espectrómetro Ultravioleta. 2017-11-28 Se prueban los propulsores «Maniobra de corrección de trayectoria» (TCM) en su primer uso desde noviembre de 1980.2023-11-14Problemas con el ordenador de a bordo impiden enviar datos útiles a la Tierra. Los ingenieros comienzan a planificar y desarrollar una solución.2024-04-22Los ingenieros restablecen la comunicación con la sonda al mover el código fuera de un chip de memoria roto en el FDS.
Lanzamiento y trayectoria
izquierda|miniaturadeimagen|Lanzamiento de la Voyager1 a bordo de un Titan IIIE. miniaturadeimagen|derecha|Animación de la trayectoria de Voyager 1 desde septiembre de 1977 hasta el 31 de diciembre de 1981.
La sonda Voyager 1 fue lanzada el 5 de septiembre de 1977 desde el Complejo de Lanzamiento 41 de la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, a bordo de un cohete Titán IIIE. La sonda Voyager 2 había sido lanzada dos semanas antes, el 20 de agosto de 1977. A pesar de haber sido lanzada después, la Voyager 1 llegó antes tanto a Júpiter como a Saturno, siguiendo una trayectoria más corta.
El lanzamiento de la Voyager 1 estuvo a punto de fracasar porque la segunda etapa LR-91 del Titán se apagó prematuramente, dejando 540 kg de combustible sin quemar. Al detectar la anomalía, las computadoras a bordo de la etapa Centauro ordenaron un encendido mucho más largo de lo previsto para compensar. La Centauro prolongó su propio encendido y fue capaz de proporcionar a la Voyager 1 la velocidad adicional que necesitaba. En el momento de la desconexión, la Centauro estaba a sólo 3,4 segundos de agotar su combustible. Si el mismo fallo se hubiera producido durante el lanzamiento de la Voyager 2 unas semanas antes, la Centauro se habría quedado sin propulsante antes de que la sonda alcanzara la trayectoria correcta. Durante el lanzamiento de la Voyager 1, Júpiter estaba en una posición más favorable en relación con la Tierra que durante el lanzamiento de la Voyager 2.
La órbita inicial de la Voyager 1 tenía un afelio de 8,9 UA (830 millones de millas), apenas por debajo de la órbita de Saturno, que es de 9,5 UA (1331 millones de kilómetros). La órbita inicial de la Voyager 2 tenía un afelio de 6,2 UA (927 millones de kilómetros), considerablemente menor que la de Saturno.
Júpiter
miniaturadeimagen|Animación de la trayectoria de Voyager 1 alrededor de Júpiter miniaturadeimagen|La trayectoria de la Voyager 1 a través del sistema de Júpiter