Gigantes de la exploración espacial: Pioneer Venus 1 y 2

Venus es el segundo planeta del sistema solar que más visitas de sondas espaciales ha recibido. Hasta 1967, de todas las que se prepararon, solo tres (las Mariner 2 y 5 de la NASA y la Venera 4 soviética) devolvieron resultados. A partir de esa fecha, la NASA se centró en Marte, mientras que los soviéticos seguían con sus programas paralelos. Con la excepción de la Mariner 10 hacia Mercurio, en febrero de 1974, el resto de sondas fueron soviéticas. Hacia mediados de la década de los años 1970 la NASA triunfaba en Mercurio, Marte, (Mariner 9 y Viking 1 y 2) y en el exterior del sistema solar (Pioneer 10 y 11), y preparaba las Voyager para su largo periplo. Es por esos días que se empezó a preparar un proyecto ambicioso hacia Venus. Fue elegido el programa Pioneer, para cerrarlo con un broche de oro.

Como los últimos ejemplares de un programa exitoso, se prepararon dos vehículos con objetivos distintos. El primero, el Pioneer I, sería un orbitador multidisciplinar, con una larga lista de experimentos para estudiar el planeta desde diversos aspectos, y la segunda, la Pioneer J, sería un bus de transporte para transportar a Venus cuatro sondas que atravesarían la atmósfera y la examinarían in situ. Después de varios años de sequía, y tras los éxitos marcianos, Venus centró toda la atención.

La Pioneer I, también llamada Pioneer Venus 1 o Pioneer Venus Orbiter, era una nave cilíndrica, de 2’5 metros de diámetro, y 1’2 de altura, poseía dos mástiles, uno para las antenas y otro para parte del instrumental. Los paneles solares estaban alrededor del cilindro, proporcionando energía continua. Fueron instalados 17 experimentos: OCPP, o fotopolarímetro para las nubes (medía la distribución vertical de las nubes venusinas), herencia de las Pioneer 10 y 11; ORAD, o radar cartográfico de superficie (para realizar un mapa global básico de la superficie); OIR, es decir, radiómetro infrarrojo (para medir las emisiones infrarrojas emitidas por la atmósfera del planeta); OUVS, espectrómetro ultravioleta para brillo de aire (para medir la luz ultravioleta emitida y dispersada); ONMS, espectrómetro de masa neutral (determinar la composición de la alta atmósfera); OPA, analizador de plasma del viento solar (mediciones de las propiedades del viento solar); OMAG, el magnetómetro (caracterización del campo magnético de Venus), situado en un mástil de 4’7 metros de largo; OEFD, detector de campo eléctrico (estudios de la interacción del viento solar con la atmósfera venusina); OETP, sonda de electrones de temperatura (estudios de las propiedades térmicas de la atmósfera); OIMS, espectrómetro de masa de iones (cuantificar la cantidad de iones en la ionosfera); ORPA, analizador potencial para el retardado de partículas cargadas (estudio de las partículas de la ionosfera); dos experimentos de radio ciencia (caracterizar el campo gravitatorio de Venus); experimento de radio ocultación (estudio de la atmósfera); experimento de barrido atmosférico (estudios de la alta atmósfera); experimento de radio ciencia para atmósfera y turbulencias del viento solar; y el OGBD, detector de estallidos de rayos Gamma (experimento astrofísico para detectar y medir los GRB, o estallidos de rayos Gamma asociados a estrellas en la fase final de su vida). La masa máxima en el momento del lanzamiento era de 582 kg.

La Pioneer J, o Pioneer Venus 2, o Pioneer Venus Multiprobes, comparte el mismo diseño que su hermana. El bus es de forma cilíndrica, con idénticas medidas que el orbitador, pero sin las protuberancias ni mástiles. El cometido del bus era transportar cuatro sondas que atravesarían la atmósfera venusina para examinarla. Aún así, también incorporaba experimentos: BIMS, espectrómetro de masa de iones; BNMS, espectrómetro de masa neutral; experimento para interferometría diferencial larga de base; experimento de propagación atmosférica; y experimento de turbulencia atmosférica. Sobre las sondas atmosféricas, transportaría cuatro, una de mayores proporciones que las otras tres. Medía 1’5 metros de diámetro, y la sonda propiamente dicha unos 75 centímetros. Era la única de las cuatro equipada con paracaídas. Portaba 7 experimentos: Espectrómetro de masa neutral (análisis in situ de la composición de la atmósfera); cromatógrafo de gas (apropiado para caracterizar los componentes de la atmósfera); radiómetro de flujo solar (mediciones de a qué profundidad penetran los flujos solares en la atmósfera); radiómetro infrarrojo (cálculo de la distribución de la radiación infrarroja); espectrómetro para el tamaño de las partículas de las nubes (mediciones del tamaño y forma de las partículas de las nubes); nefelómetro (búsqueda de las partículas de las nubes); y sensores de temperatura, presión y aceleración. Las otras tres sondas eran idénticas entre sí, con un diámetro de 80 centímetros, y carecían de paracaídas, por lo que el único frenado era el proporcionado por el rozamiento atmosférico. Como experimentos, cada sonda portaba un nefelómetro y la misma gama de sensores de temperatura, presión y aceleración, un radiómetro de red de flujos (para cartografiar la distribución de las fuentes de energía irradiada por la atmósfera). Con las cuatro se utilizaría además la señal de radio para caracterizar los vientos, las turbulencias y la propagación por la atmósfera. El bus declaraba una masa de 290 kg, la sonda grande 315 kg, y cada una de las sondas pequeñas 90 kg. El conjunto entero poseía un peso en báscula de 904 kg.

Las Viking estaban en Marte realizando misiones extraordinarias, las Voyager se dirigían hacia el exterior del sistema solar pasando por los gigantes gaseosos. Así, las Pioneer Venus tuvieron que esperar a la cola de la lista de prioridades para el despegue. Cada sonda despegaría a bordo de un Atlas-Centauro en 1978. El 20 de mayo la Pioneer Venus Orbiter despegó desde Cabo Cañaveral, el 8 de agosto la Pioneer Venus Multiprobes hizo lo propio. Sería la última sonda planetaria que la NASA lanzaría en 11 años.

El 4 de diciembre de 1978 la Pioneer Venus Orbiter adoptó la órbita venusiana, con un perigeo máximo de 142 km. de altitud y un apogeo de 66.900 km, tardando 24 horas para completarla, con una inclinación de 17º norte. Ese perigeo fue adoptado para medidas de radar e ionosféricas. Esta sonda se diseñó para una misión especialmente prolongada. En cuanto a la Pioneer Venus Multiprobes, liberó sus sondas atmosféricas días antes de llegar al planeta. La sonda grande fue expulsada el 16 de noviembre, mientras que las pequeñas lo hicieron el 20, en secuencia. El bus las acompañaría. Las sondas pequeñas se dividían en sonda norte, sonda nocturna y sonda diurna. El 9 de diciembre alcanzaron la atmósfera del planeta. La sonda grande se introdujo perfectamente, abrió su paracaídas, y comenzó su descenso magníficamente. 54 minutos después llegó a la superficie (coordenadas 4º 24’ N, 304º E) y se perdió el contacto con ella. La sonda norte duró 53 minutos hasta llegar a la superficie y terminar su alocada carrera hacia el suelo (59º 18’ N, 4º 48’ E). La sonda nocturna sufrió ese mismo final, tardando 56 minutos en contactar rudamente con la superficie venusina (28º 42’ S, 56º 42’ E), y su señal se perdió dos segundos después. La sonda diurna compartió ese destino, alcanzando el duro suelo del planeta en 55 minutos (31º 18’ S, 317º E). La diferencia es que la sonda sobrevivió a ese tosco aterrizaje y continuó transmitiendo datos durante una hora y 8 minutos antes de que se perdiera el contacto definitivo. Hasta la fecha ha sido la única sonda americana que ha operado en la superficie de aquel planeta. El bus también entró en la atmósfera, tomando datos con sus instrumentos, y su señal se perdió a una altitud de 110 km. Su destino probable fue el de la incineración en la atmósfera. Ese fue el fin de la Pioneer Venus 2.

La Pioneer Venus Orbiter estuvo en esa órbita hasta julio de 1980, cuando elevó su perigeo hasta 2200 km. de altitud, para ahorrar combustible y así prolongar su tiempo de misión. Su radar fue desactivado en marzo de 1981 para centrar la atención en el resto de experimentos. Ese mismo año pareció observar rayos en la zona nocturna del planeta. Con el tiempo recibió compañía: en 1982 las Venera 13 y 14, en 1983 las Venera 15 y 16, y en 1986 las Vega 1 y 2, todas soviéticas. Con todas ellas pudo realizar tareas conjuntas de exploración de la superficie y la atmósfera. Durante esos años, pudo detectar un incremento súbito de azufre en la atmósfera, y como a lo largo del tiempo, esa cantidad se fue reduciendo progresivamente. Cuando el cometa Halley alcanzó el perihelio el 9 de febrero de 1986, fue orientada de tal forma que el instrumento OUVS pudo estudiar la pérdida de agua del cometa, a la vez que la armada del Halley lo estudiaba de cerca.

En 1991 la nueva sonda de la NASA, Magallanes, llegó, y la Pioneer Venus Orbiter todavía seguía allí. Durante los meses en que compartió planeta con la recién llegada, el ORAD volvió a actuar, para poder examinar zonas previamente ocultas a su alcance, para apoyar la tarea de Magallanes. Así, periódicamente fue reduciendo su perigeo, para iniciar su última fase de trabajo. Su epílogo empezó en mayo de 1992, cuando ya andaba escasa de combustible, y cuando pasaba a apenas 150 km. de altitud sobre el planeta. Su última transmisión se recibió el 8 de octubre de 1992, y se incineró en la atmósfera poco después, concluyendo una misión exitosa.

Entre sus resultados, el más importante fue la cartografía básica del planeta. Puso en evidencia que en su mayor parte el planeta era en general una planicie suave y lisa, aunque de ella sobresalían dos grandes placas continentales. Una situada en el ecuador, que recibió el nombre de Afrodita Terra, y otro, de la extensión de Australia, fue bautizada como Ishtar Terra. Es allí donde se concentran las mayores elevaciones, siendo el mayor el Maxwell Mons, que sobrepasan los 10 kilómetros de altitud. Por supuesto, notó la presencia de cráteres de impacto en la superficie, pero la escasa resolución (la máxima fue de 75 km.) y que varios terrenos se le escaparon, provocó que el conteo de cráteres no fuera preciso. El mapa de radar cubría un área de entre 73º norte y 63º sur. En cuanto a observaciones infrarrojas, pudo ver como a la altura del polo norte las nubes clareaban, no una, ni dos, sino muchas veces. Imágenes en ultravioleta pusieron en evidencia la continua actividad de los rayos en la atmósfera, así como la aparición de manchas negras que ocultaban las nubes en el lado diurno del planeta. En cuanto a los resultados de las sondas de la Pioneer Venus 2, depararon resultados casi idénticos: una neblina presente hasta 30 km. de altitud, y que no había fenómeno de convección entre los 10 y los 50 km. de altura.

El programa Pioneer Venus es, sin duda, y a pesar de no acaparar titulares, uno de los más exitosos que ha tenido la NASA. El tener una sonda orbitando un planeta continuamente desde diciembre de 1978 hasta 1992 ha proporcionado datos sobre un planeta en continuo cambio, además de ser una de las más longevas de la historia. Se merecía un lugar en esta crónica.