Un retraso de un día en los mensajes lo cambia todo
Operar Voyager 1 es una lección de latencia extrema. A aproximadamente un día luz de la Tierra, una orden de radio viaja durante casi 24 horas para llegar a la sonda. El control de la misión espera luego otro día completo para recibir confirmación, creando un ciclo de retroalimentación de casi 48 horas incluso para la instrucción más simple.
Esta vasta distancia significa que el control de la misión no puede "pilotar" Voyager 1 como un dron. En cambio, los sistemas a bordo deben ejecutar secuencias de comandos complejas y proteger la nave espacial de forma autónoma. Los ingenieros cargan instrucciones precisas y luego esperan pacientemente la telemetría que confirme su ejecución, un proceso que exige una planificación meticulosa y una sólida autogestión por parte de la sonda.
Lanzada en 1977 para una misión que se esperaba durara solo unos pocos años, Voyager 1 ha desafiado todas las expectativas. Este puesto de avanzada científico, alimentado por plutonio en descomposición, continúa transmitiendo datos desde más allá de los planetas, un testimonio de su ingeniería original y del ingenio sostenido de la NASA. Su extraordinaria vida útil requiere un mantenimiento remoto continuo y sin precedentes.
Seis computadoras, menos memoria que una foto
Voyager 1 opera con tres subsistemas informáticos principales, cada uno con un respaldo redundante, sumando un total de seis computadoras a bordo. El Computer Command Subsystem (CCS) procesa las secuencias de la misión y gestiona la protección contra fallos. El Attitude and Articulation Control Subsystem (AACS) mantiene la orientación de la nave espacial y el apuntamiento de la antena hacia la Tierra. El Flight Data Subsystem (FDS) recopila, formatea y comprime la telemetría científica y de ingeniería para su transmisión.
En conjunto, estas seis computadoras poseen apenas 69 kilobytes de memoria, menos que una sola fotografía de alta resolución en un teléfono inteligente moderno. Los ingenieros escribieron el software original en lenguaje ensamblador, dejando un espacio libre mínimo en el momento del lanzamiento. Un programador señaló que a la computadora de orientación solo le quedaban dos palabras de memoria.
Fundamentalmente, la memoria de Voyager era reprogramable. A diferencia de la rope memory cableada de las misiones Apollo, que era inmutable después del lanzamiento, el diseño de Voyager permitió a los ingenieros cargar cambios de software. Esta capacidad resultó indispensable, permitiendo actualizaciones y reparaciones críticas décadas después de iniciada su misión, incluidos 18 cambios de software enviados solo durante el sobrevuelo de Júpiter en 1979.
La NASA movió el código alrededor de un chip muerto
Noviembre de 2023 trajo un nuevo desafío: Voyager 1, que seguía recibiendo comandos, comenzó a transmitir solo un patrón repetitivo e ilegible de unos y ceros. El Flight Data Subsystem (FDS), responsable de empaquetar los datos científicos y de ingeniería, había fallado, dejando efectivamente ciego al control terrestre.
Los ingenieros iniciaron un diagnóstico remoto en marzo de 2024, enviando un comando de "sondeo" específico para solicitar una lectura de memoria. Esta maniobra reveló el fallo: un solo chip de memoria defectuoso había corrompido aproximadamente el 3% de la memoria del FDS. Este fallo, pequeño pero crítico, hizo que grandes cantidades de datos fueran ininteligibles.
Sin un bloque de memoria grande y contiguo disponible, el equipo ideó una solución audaz. Dividieron minuciosamente el código afectado en fragmentos más pequeños y reubicaron estas piezas en espacios de memoria dispersos y no utilizados. Fundamentalmente, luego reescribieron cada punto de referencia en el software del FDS para reflejar estas nuevas ubicaciones, traduciendo los cambios a binario a mano sin herramientas convencionales de desarrollo de software ni una nave espacial de prueba física.
Esta compleja reparación se llevó a cabo por etapas. Los datos de ingeniería, que detallan el estado de la nave espacial, regresaron en abril de 2024, marcando la primera telemetría legible en cinco meses. Para junio, los datos científicos de todos los instrumentos operativos reanudaron su transmisión, un testimonio del ingenio del equipo. Para más detalles sobre la historia de la misión y sus operaciones en curso, explore Voyager - NASA Science.
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El próximo enemigo es la energía, no la distancia
El próximo gran desafío de Voyager 1 es la energía. La nave mantiene la alineación de su antena hacia la Tierra utilizando thrusters (propulsores), que se encienden intermitentemente para corregir su orientación. Sin embargo, los componentes envejecidos del sistema de combustible, particularmente una pieza de goma en el tanque de combustible, desprenden dióxido de silicio, estrechando gradualmente los diminutos conductos de combustible de 0.25 mm a aproximadamente 0.035 mm. Esta obstrucción amenaza la fiabilidad de los propulsores, haciendo que el apuntamiento preciso sea cada vez más difícil.
Esta batalla de ingeniería afecta directamente al power budget (presupuesto de energía) de la misión. Voyager 1 funciona con radioisotope thermoelectric generators (RTGs) que convierten el calor de la desintegración del plutonio en electricidad. Estos generadores pierden aproximadamente 4 vatios de potencia cada año. Para compensar la disminución de energía, los ingenieros de la NASA deben apagar selectivamente calentadores o instrumentos científicos, asegurando que los sistemas esenciales como las comunicaciones y el control de actitud permanezcan operativos. Ocho de los diez instrumentos de Voyager 1 están ahora apagados.
La Deep Space Network todavía debe capturar una señal cada vez más débil de una nave espacial que está a casi un día luz de distancia. Aunque la NASA espera que al menos un instrumento continúe operando hasta la década de 2030, y que las comunicaciones persistan hasta aproximadamente 2036, la energía restante y los instrumentos operativos determinarán finalmente cuánto tiempo más podrá Voyager 1 transmitir datos desde el espacio interestelar. Cada año acerca la misión a su silenciosa conclusión.
Preguntas frecuentes
¿Cuánta memoria tiene Voyager 1?
Sus seis computadoras tienen aproximadamente 69 kilobytes de memoria combinada, según el material de referencia.
¿Cuánto tiempo toma comunicarse con Voyager 1?
Una señal de radio tarda aproximadamente un día en viajar en una dirección a distancias de un día luz, por lo que una orden y su respuesta pueden tomar alrededor de dos días.
¿Cómo solucionó la NASA el problema de datos de 2023 de Voyager 1?
Los ingenieros identificaron un chip de memoria defectuoso, movieron el código afectado a espacios libres más pequeños y actualizaron las referencias del programa de forma remota.
¿Puede Voyager 1 todavía enviar datos científicos?
Ha devuelto datos científicos después de la reparación de software de 2024, aunque sus instrumentos y suministro de energía están siendo gestionados a medida que la nave envejece.