Sondas Espaciales

Sondas espaciales

¿Que son las sondas espaciales? Una sonda espacial es un vehículo robótico no tripulado dedicado a la investigación espacial y/o planetaria. Siendo un medio simple, barato y efectivo de recabar información sin poner en riesgo vidas humanas, las sondas espaciales han sido comúnmente utilizadas. A ellas debemos buena parte de nuestros conocimientos acerca del Sistema Solar.

Las sondas suelen constar de un chasis al cual se fijan sus instrumentos de observación (cámaras, espectrómetros, magnetómetros, altímetros...), componentes electrónicos (ordenadores y equipos de comunicación), la fuente de energía y la antena que enviará la información a la Tierra. También disponen de pequeños depósitos de gas y toberas con las que realizar pequeñas maniobras de posicionamiento.

La fuente de energía depende del tipo de misión. Las sondes enviadas a los planetas interiores o a Marte suelen disponer de paneles solares, que son una fuente barata de energía, pero las sondas enviadas más allá suelen estar alimentadas por dispositivos basados en la descomposición de isótopos radioactivos, debido a la escasa intensidad de la luz solar más allá de la órbita de Marte.

 Las sondas en la historia espacial: Desde finales de la década de los '50 hasta finales de los '70 las agencias espaciales, especialmente la NASA, dedicaron buena parte de sus esfuerzos a enviar sondas a otros planetas.

Después de estas dos décadas el programa de sondas se estancó. Los motivos son varios: el programa espacial soviético finalizó con la quiebra de la URSS y su colapso final. El programa espacial estadounidense no se detuvo, pero tras el éxito de las Viking y las Voyager parecía que no quedaba mucho más que estudiar, por lo que centró sus esfuerzos en el Transbordador Espacial, con vistas puestas en los viajes espaciales; una apuesta arriesgada y de final desafortunado. Sin embargo, desde los '90 hasta la actualidad se ha vivido un renacer de este tipo de investigaciones.

Sondas estadounidenses anteriores a los 90:

  El programa Pioneer (19 sondas), comenzado en 1958 y finalizado en 1978. Se diferencian dos etapas en este programa, una primera (10 sondas) cuyo objetivo exclusivo fue la Luna; y una segunda (9 sondas restantes) cuyos objetivos fueron Júpiter, Saturno y Venus.

  Programa Ranger (5 sondas), comenzado en 1961 y finalizado en 1965. Su objetivo exclusivo fue la Luna.

  El programa Mariner (10 sondas), comenzado en 1962 y finalizada en 1973. Sus objetivos fueron principalmente Venus y Marte, con un breve vuelo sobre Mercurio.

  Programa Surveyor (7 sondas), comenzado en 1966 y finalizado en 1968. Su objetivo exclusivo fue la Luna.

  El programa Voyager (2 sondas), prolongación del Mariner y comenzado en 1977. Se trata del más exitoso programa de investigación interplanetaria. Sus objetivos fueron Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y los límites exteriores del área de influencia del Sol.

  El programa Viking (2 sondas), comenzado en 1975 y finalizado en 1983. Su objetivo exclusivo fue Marte, mediante orbitadores y sondas que se posaron sobre su superficie.

Sondas soviéticas anteriores a los 90:

  Programa Lunik (24 sondas), comenzado en 1959 y finalizado en 1976. Su objetivo exclusivo fue la Luna.

  Programa Venera (16 sondas), comenzado en 1961 y finalizado en 1983. Su objetivo exclusivo fue Venus.

Los rusos enviaron también sondas a Marte, pero su éxito fue escaso y quedó totalmente eclipsado por el de la misión Viking.

Sondas posteriores a los 90:

Marte:

 Misión Mars Pathfinder, lanzada en 1996 y llegada en 1997. Fue una misión básicamente tecnológica cuyo objetivo no era tanto la investigación científica como estudiar la viabilidad de nuevas tecnologías.

  Misión Mars Global Surveyor, lanzada en 1996 y llegada en 1997. Se trata de un orbitador cuyo objetivo ha sido la cartografía del planeta, con gran cantidad de fotografías y datos altimétricos.
  Misión Mars Odyssey, lanzada y llegada en 2001. Se trata de un orbitador cuyo objetivo es estudiar la composición mineralógica de la superficie marciana.
  Misión Mars Express, lanzada y llegada en 2003. Constaba de un orbitador y de un módulo de aterrizaje que fracasó.
  Mision MER, llegada en 2004. Se trata de dos rover, Spirit y Opportunity, cuyo objetivo es la recopilación de datos de la superficie. Han resultado una de las misiones más exitosas enviadas al planeta, habiendo excedido por mucho la vida útil estimada por sus diseñadores.
  Misión Phoenix, llegada en 2008. Se trata de la primera sonda que se posa cerca de las regiones polares.

¿Como funciona una sonda espacial?

Cuando la sonda se encuentra en el espacio ha de conseguir desplegar los paneles solares, que le facilitarán la energía necesaria para el correcto funcionamiento de todos sus sistemas. De nuevo, el hecho de que pueda tener que operar por energía interna hace que los ciclos de batería sean críticos.

Cuando abandona la órbita terrestre por su propia propulsión, la sonda ha de ir transmitiendo datos de telemetría a las estaciones terrestres, para lo cual ha de mantener su antena de alta ganancia orientada correctamente hacia la tierra. Como en el espacio no hay manera de orientarse por objetos cercanos, las sondas llevan un buscador de estrellas, un dispositivo que compara la posición de unas estrellas determinadas con su base de datos para determinar su actitud y orientarse correctamente hacia la Tierra.

Meses, o incluso años después, cuando llega a su destino, la sonda debe comenzar a prepararse para realizar su trabajo, "despertando" a sus sensores, realizando en algunos casos una maniobra de aproximación por aerofrenado, que consiste en utilizar la atmósfera del planeta para reducir la velocidad y entrar en su órbita.

Una vez en la posición adecuada, ya sea en órbita alrededor de un planeta o simplemente en la trayectoria correcta para realizar una rápida pasada, la sonda "se la juega", dado que comienza a generar información obtenida a partir de su conjunto de sensores.
Estos sensores pueden ser pasivos, recibiendo lo que el planeta pueda enviarle (radiación electromagnética, infrarroja, etc…), o activos, que envían ondas a diferentes frecuencias para ver cómo rebotan en la atmósfera o superficie del planeta, obteniendo así datos que pueden ser interpretados por los institutos de investigación en la Tierra. 

Claro está, ahora hay que hacer que esta información que ha sido almacenada a bordo de la sonda llegue a la gente que le va a sacar provecho.

Para esto, la sonda tiene una antena de alta ganancia siempre apuntada hacia la Tierra, y cuando pasa por unos puntos pre-establecidos, envía la información a millones de Km de distancia. Si todo va bien, esa información es detectada por una serie de enormes antenas parabólicas situadas por todo el globo y procesada para ser después utilizada por los científicos.

Una mala orientación de la nave, un fallo en el cronómetro de la nave que le haga enviar la información cuando no debe, o simplemente el fallo del sistema informático de la nave puede hacer que toda la misión sea un fracaso.

Para evitar estos incidentes, las sondas llevan muchos de sus sistemas por duplicado, aumentando así las posibilidades de éxito de la misión. De igual manera, la sonda puede tomar ciertas decisiones por su cuenta si no puede entrar en contacto con la Tierra o si detecta algún problema interno. Así, puede "resetear" sus sistemas o entrar en modo "a prueba de fallos", diseñado para que la sonda funcione con los mínimos sistemas posibles e intente entrar en contacto con el segmento tierra, enviando únicamente parámetros de funcionamiento de la nave.