Ventana al Espacio (LII)

Saturno oculta al Sol, 17 de octubre del 2012, desde Cassini.

Aventureras del sistema solar: Mariner 2

En los comienzos de la carrera espacial, las dos superpotencias, es decir, EE.UU. y la URSS, estaban enfrascadas en una pelea en la cual se podría declarar vencedora la primera que pudiera colocar vehículos más allá de la Tierra. La URSS triunfó claramente con sus primeros artefactos hacia la Luna, adelantándose a los americanos, cuya agencia espacial, la NASA, estaba llena de dudas por culpa de los éxitos soviéticos y las críticas de la opinión pública. Tras quedar claro que la carrera no quedaría reducida al espacio entre la Tierra y la Luna, la NASA inauguró el que sería el primer programa de exploración planetaria realizado por la agencia.

Con la apertura oficial del programa Mariner, la agencia espacial americana planteaba enviar, tan pronto como fuera posible, una pareja de sondas gemelas al destino programado, para así, si una fallaba, la segunda podría completar las tareas. A pesar de sus tareas científicas, había mucho que aprender en cuanto a navegación interplanetaria, y estas sondas serían los instrumentos ideales para ensayar lo que posteriormente debería ser práctica habitual. Además, tendría que usar los recientemente desarrollados cohetes Atlas, los más modernos y potentes de la agencia, aunque todavía no demasiado fiables.

En cuanto a cuál sería el primer destino para las Mariner, se escogió Venus por dos motivos: uno, el segundo planeta del sistema solar es más cercano al nuestro que Marte, y dos, debido a su brillante capa de nubes, según afirmaban algunos, podría ser un lugar más prometedor que el planeta rojo para albergar vida. Así se abrió el proyecto Mariner-Venus 1962.

Para hacer el diseño y construcción más económica, las dos sondas se basarían en la primera generación de vehículos Ranger lunares, llamada Block 1, destinados a colisionar con la superficie lunar después de transmitir cientos de imágenes de nuestro satélite. Por lo tanto, las Mariner-Venus 1962 centraban su diseño en un bus hexagonal, de 1.04 metros de largo y 36 centímetros de alto. Estaba elaborado en magnesio, y dividido en seis secciones que almacenaban los componentes electrónicos. A partir de este bus se extendía una estructura abierta en forma de pirámide, que proporcionaba una altura de 3.66 metros. El control general lo proporcionaba un ordenador central y un secuenciador (CC&S), unido a un sistema de condicionamiento de datos, diseñado para administrar la información de los instrumentos científicos y convertirla en datos digitales para almacenarlos en la memoria interna. El ordenador también gestionaba la actitud. Las sondas del Mariner-Venus 1962 fueron las primeras de la NASA en aplicar una estabilización en sus tres ejes, usando una serie de giróscopos, un sensor solar y un sensor de referencia terrestre. La propulsión estaba centralizada alrededor de un motor principal con cuatro salidas separadas y direccionales, para las maniobras de corrección de trayectoria, y un sistema de propulsores de nitrógeno garantizaba la orientación correcta. La energía la obtenía de dos paneles solares, situados a cada lado del bus. Uno de los paneles tenía una superficie captadora de 183 x 76 centímetros, mientras que el otro disponía de un área activa de 152 x 76 cm., terminada eso sí, por una pequeña extensión, a modo de vela solar, fabricada en Dacrón, para estabilizar la presión solar que se ejercía sobre las placas solares. Complementando a los paneles solares, disponía de una batería de plata-zinc para acumular la energía. Con los paneles solares desplegados, la extensión de punta a punta era de 5.05 metros. El sistema de comunicaciones se centralizaba alrededor de un transmisor de banda-S, unido a una antena parabólica direccionable de 1.1 metros de diámetro, al final de un mástil manipulable, mientras que una antena omnidireccional situada en lo alto de la estructura piramidal proporcionaba la señal durante emergencias y las primeras fases del vuelo. Finalmente, dos antenas de comandos, situadas en las puntas de los paneles solares, servían para comunicar con el centro de control durante las maniobras. El control

termal se garantizaba mediante superficies reflectantes pasivas y absorbentes, escudos térmicos y ventanillas de apertura automática. En total, se cargaron 7 experimentos científicos. El primero era un magnetómetro de núcleo saturado triaxial, situado en un montaje colocado bajo la antena omnidireccional. Su tarea era la de proporcionar las primeras mediciones de los campos magnéticos interplanetarios, junto con la esperada detección de un campo magnético venusiano. El segundo instrumento, una cámara de ionización unida a una serie de tubos Geiger-Müller, hacían las veces de detector de rayos cósmicos, midiendo de esta manera la cantidad de radiación cósmica de alta energía durante la etapa de crucero para caracterizar el ambiente interplanetario. También recibió un detector de partículas, situado junto con el detector de rayos cósmicos, en una pequeña plataforma en la mitad de la estructura piramidal, encargado de detectar rayos X y ultravioleta, para caracterizar también el ambiente entre planetas. Para esos menesteres recibió además un detector de polvo cósmico, para medir densidad y flujo de partículas interplanetarias alrededor de la sonda, colocado en uno de los laterales de la estructura de la sonda. En el lado opuesto, un espectrómetro de plasma solar se encargaba de estudiar y medir el viento solar durante el viaje a Venus, y las partículas que la forman. Y para estudios venusinos, montó dos radiómetros, situados en una antena radiométrica de 48 centímetros colocada dentro de la estructura piramidal. Un radiómetro infrarrojo se encargaba de estudiar las temperaturas de Venus de zonas pequeñas, ya provengan desde la superficie planetaria, o de la atmósfera, o de una combinación entre ambas, mediante diversas longitudes de onda, una de ellas especializada en detectar dióxido de carbono, mientras que un radiómetro de microondas (el único que había sido colocado en el espacio profundo hasta el montado en la recientemente lanzada sonda joviana Juno) se diseñó para detectar las temperaturas absolutas de la superficie venusina, a la vez que estudiaba la atmósfera mediante la radiación de microondas, observando detalles en la cara diurna, en la nocturna, e incluso en el terminador. Debido a su opaca capa nubosa, se decidió no montar sistemas de adquisición de imágenes. El peso total a plena carga era de 203 kg.

Las sondas del Mariner-Venus 1962 no solo tenían propósitos científicos, sino que las pruebas tecnológicas copaban gran parte del tiempo. Había que probar muchos elementos electrónicos en el duro ambiente cercano al Sol, y verificar su correcto funcionamiento era de una importancia capital.

Cuando la NASA supo, horrorizada, que la URSS ya había lanzado sondas a Marte (ni siquiera se colocaron en órbita), era demasiado tarde. Las sondas Mariner destinadas al planeta rojo no podrían despegar antes de 1964, por lo que si, como se preveía, los soviéticos lanzaban nuevos vehículos hacia allí cuando ellos lanzaran sus primeras Mariner a Venus, bien podrían volverse a quedar atrás, y podrían recibir de nuevo feroces críticas. Llegado el verano de 1962, las Mariner 1 y 2 ya estaban listas para salir.

Como prueba de los difíciles tiempos de aquella época, el lanzamiento de Mariner 1 acabó en fracaso. El 22 de julio un lanzador Atlas-Agena se elevaba desde Cabo Cañaveral, pero a medida que transcurría el lanzamiento, el cohete se empezó a salir del rumbo previsto. Ateniéndose a los criterios de seguridad, se ordenó la autodestrucción del lanzador, por lo que la sonda se perdió en la explosión. La investigación del problema llevó detectar un “gusano” en el programa del ordenador de guiado situado en Tierra, y a señales anómalas provenientes del propio cohete. Una vez corregidos los problemas

detectados, Mariner 2 despegó triunfalmente desde Cabo Cañaveral el 27 de agosto de 1962, mediante un lanzador idéntico. El camino hacia Venus tenía previsto recorrerlo en aproximadamente tres meses y medio.

Junto con esta sonda, la URSS lanzó hasta 5 naves, tres con destino a Marte, y dos a Venus. Ninguna de las que abandonó el sistema Tierra-Luna llegó activa a su destino. Eso sí, el viaje de Mariner 2 no sería un camino de rosas.

Aproximadamente 31 minutos después del lanzamiento, la antena de seguimiento que la NASA ubicó en Johannesburgo, Suráfrica, captó las primeras señales de Mariner 2. Después, la sonda envió la señal de que había desplegado sus paneles solares, y el sensor solar había fijado su localización, permitiendo la posterior extensión de la antena parabólica. Tras dos días en los que los sistemas de la nave estuvieron a prueba (y tras comprobar que las células solares proporcionaban más energía que la proyectada), se transmitió la orden de que Mariner 2 cambiara a modo de crucero, significando que los instrumentos de a bordo, salvo los radiómetros, se pusieran en marcha. Finalmente, el 3 de septiembre el sensor de referencia terrestre adquirió su fijación en nuestro planeta, dirigiéndose así hacia Venus.

Un día después, debido a que la precisión del lanzamiento había sido un poco pobre, realizó una maniobra de corrección de rumbo. Tras 34 minutos de proceso, Mariner 2 se colocó en el camino más adecuado para poder sobrevolar su destino. A partir de entonces, comenzó el pedregoso camino. El día 8, de repente la orientación se perdió, provocando que la sonda encendiera sus giróscopos para reorientarse, apagando a la vez los experimentos. En tres minutos recuperó la orientación, pero las causas aún siguen siendo desconocidas, debido a la rápida respuesta de los sistemas de a bordo. Un evento similar ocurrió el 29, y otra vez la rápida respuesta de los giróscopos evitó que se supiera qué había ocurrido. Posteriormente, se teorizó que estos fenómenos podrían haber sucedido por un error de funcionamiento del sensor de referencia terrestre o por la colisión con un pequeño objeto. Realmente se desconoce lo ocurrido.

Todo parecía ir ya correcto cuando, el 31 de octubre, la generación de energía de uno de los paneles solares (el que poseía la vela solar) se redujo abruptamente. El susto fue gordo, y como precaución, los experimentos fueron apagados. Tras una semana de pruebas, el panel recuperó su funcionamiento normal, y los experimentos volvieron a encenderse. Por desgracia, dos semanas después, el 15 de noviembre el panel solar falló por completo, por lo que Mariner 2 se quedó solo con una placa funcional. Eso sí, la suerte quiso que al estar tan cerca del Sol, los experimentos de la sonda pudieran funcionar con solo la energía de este elemento. Esperando que no sucediera nada raro, empezaron a preparar a Mariner 2 para su acercamiento el mes siguiente.

Sin más contratiempos en el camino, el 14 de diciembre Mariner 2 llegó a las vecindades venusinas, y encendió sus dos radiómetros. Tras esta operación, y después de acercarse al nuboso planeta a una distancia de 34.773 km. de su superficie, la sonda volvió a colocarse en modo de crucero. Días después del breve encuentro con Venus, el día 27 la sonda alcanzó su perihelio, y el día 3 de enero de 1963 realizó la que sería su última transmisión. Desde entonces, la sonda se encuentra situada en una órbita solar. En total, habían sido 129 días de operación, en los que los técnicos de la NASA aprendieron valiosas lecciones.

En referencia a lo que Mariner 2 detectó en Venus, fue la confirmación de que allí existen temperaturas elevadísimas, confirmando varias observaciones basadas en Tierra. El radiómetro de microondas pudo escanear tres regiones distintas de Venus, una en el lado nocturno, otro en el terminador, y otro en el lado diurno. Los resultados de las mediciones fueron bastante similares, dejando atónitos a los científicos. El radiómetro infrarrojo también observó esta insignificante diferencia de temperatura entre las dos caras venusinas, y fue este instrumento el que llevó a confirmar que allí existía un efecto invernadero de colosales proporciones. La combinación de los datos del magnetómetro y del detector de partículas permitió observar continuamente el campo magnético interplanetario, pero no detectó ninguno generado por el planeta. También se pudo estudiar continuamente el flujo de partículas del viento solar, observando que Helios emite este chorro de manera continua, y se determinó que la cantidad de polvo cósmico en las cercanías de Venus era menor que en el entorno alrededor de la Tierra. Los instrumentos también proporcionaron las primeras pistas de la lentísima rotación del planeta, en el sentido contrario al resto de los planetas.

En cuanto al rendimiento de la sonda en sí, en general había operado sin grandes problemas (salvo por las pérdidas de orientación y el fallo del panel solar), y proporcionó la experiencia de navegación que sería indispensable en misiones posteriores. Eso sí, se vio la necesidad de aumentar las referencias de navegación para sondas posteriores. Mucho de lo que había funcionado bien se pudo utilizar en las siguientes naves elaboradas en nombre del programa Mariner, y el nuevo diseño, usado para alcanzar Marte, estuvo listo para 1964, incorporando las mejoras que la operación de Mariner 2 habían sugerido.

En general, la misión de Mariner 2 es considerada un éxito, y pasó a la historia como la primera sonda que sobrevoló un cuerpo planetario obteniendo a la vez los primeros datos sobre él. A pesar de que la gente del proyecto estuvo con los dedos cruzados durante toda la misión, todo transcurrió casi como fue planeado, y este vuelo se convirtió casi en leyenda. Esta sonda abrió las puertas de la exploración planetaria, y las posibilidades que ofrecía fueron aprovechadas en los años posteriores con asiduidad y cada vez mejores naves. Y todo comenzó con el vuelo de esta modesta y, discúlpennos la expresión, rupestre nave espacial. Así es como se recordará.