Ciencia

S. Krimigis: «La Voyager es un mensaje que la Tierra ha mandado al Universo y que dice, “¡Hey!, estamos aquí"»

Stamatios M. Krimigis, científico de la NASA, ha tenido un papel clave en la exploración de todos los planetas. Desde hace 40 años, es investigador de la misión espacial que ha llegado más lejos y que más tiempo ha durado

Stamatios M. Krimigis ha tenido un papel clave en la misión Voyager, la primera en surcar el espacio interestelar - Johns Hopkins/Applied Physics Laboratory / Vídeo: Se cumplen 40 años del lanzamiento de la Voyager 1

El año 77 fue crucial para el nacimiento de la Constitución española. Jimmy Carter gobernaba en Estados Unidos y la primera entrega de «La Guerra de las Galaxias» llegó a los cines. También fue el año en que la NASA lanzó una misión que haría historia por ser la primera en llegar a los límites del Sistema Solar: la misión Voyager. Gracias a las dos naves Voyager, la humanidad echó el primer vistazo en detalle de Saturno, Júpiter (y algunas de sus lunas) y de Urano y Neptuno. A bordo, dos discos de oro le enviaron al Universo un reducido registro de la humanidad hasta el momento.

Por aquel entonces, Stamatios M. Krimigis (79) tenía 39 años. Este científico de origen griego del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins se acababa de convertir en el investigador principal más joven de la misión Voyager. Con el paso de los años su trabajo le convirtió en el único científico que ha trabajado en instrumentos para los nueve planetas clásicos del Sistema Solar, incluyendo Plutón. Ha publicado casi 600 artículos científicos, ha dirigido el trabajo de cientos de investigadores, tuvo un papel clave en darle impulso a la exitosa misión New Horizons a Plutón y ha recibido innumerables premios y reconocimientos, incluyendo la designación del asteroide «8323 Krimigis» en su honor.

Todas las lunas y mundos explorados por las dos naves Voyager
Todas las lunas y mundos explorados por las dos naves Voyager- Don Davis/NASA

Este experto en campos magnéticos de planetas y en el medio interplanetario contestó por teléfono a algunas preguntas con motivo del 40º aniversario de la misión Voyager, conmemorado el pasado 5 de septiembre. Después de haber dedicado una vida entera al espacio y de haberse convertido en un científico clave de la era espacial, en todo momento se mostró humilde y aún apasionado por su vocación, la de explorar el espacio.

-Se ha convertido en el único científico en enviar instrumentos a los nueve planetas clásicos (los ocho más Plutón). ¿Recuerda qué le atrajo hasta el espacio por primera vez? ¿Cuáles eran sus intereses?

«El lanzamiento del Sputnik fue aterrador para Estados Unidos»
Era estudiante de ingeniería en la Universidad de Minnesota, Mineápolis, cuando se lanzó el Sputnik. Aquello fue aterrador para Estados Unidos. Estábamos en medio de la Guerra Fría y en ese momento era impensable tener a miles de kilómetros de altitud un artefacto y no poder hacer nada. Había un cierto grado de pánico en el país.

En todo caso, era estudiante de ingeniería y me atraía mucho la idea de la exploración espacial. El profesor James Van Allen visitó nuestra universidad: él fue la persona que hizo el primer satélite americano, el Explorer 1, y quien descubrió el cinturón de radiación en torno a la Tierra, el cinturón de Van Allen.

Vino al campus y me invitó a trabajar con él en la Universidad de Iowa, y lo hice. Antes o después me pidió construir un detector que fue en la primera misión a Marte, la Mariner 4, lanzada en 1965, cuyo objetivo era averiguar si había un cinturón de Van Allen en Marte, cosa que, por supuesto, no fue así (ríe). Pero encontramos otras muchas cosas en el espacio del planeta. Ese fue el comienzo de mis actividades y de mi atracción por el espacio.

-¿Cómo recuerda aquel momento?

«El espacio era un territorio sin explorar»
Fue un período excitante. Todo lo que construíamos y montábamos en una nave nos garantizaba que íbamos a descubrir muchas cosas, porque el espacio era un territorio sin explorar. Era apenas un estudiante en la Universidad de Iowa y en el curso de tres años tuvimos una misión a Marte, una misión a Venus, dos o tres satélites en torno a la Tierra y otro a la Luna. Así que fue realmente fascinante trabajar en este momento. Por supuesto, después acabé en el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins y surgió la oportunidad de proponer un instrumento para la misión Voyager.

La nave Voyager 1
La nave Voyager 1- NASA/JPL

Reuní un equipo de jóvenes colegas de aquí y otras instituciones, y creamos una propuesta de instrumento. Van Allen también propuso desde la Universidad de Iowa su propio instrumento, y la NASA finalmente escogió el nuestro. Así es cómo entré en este negocio. Cuando la NASA escogió nuestra propuesta en 1971, me convertí en el investigador principal más joven de la Voyager.

-Ha mencionado que las misiones de los sesenta y setenta entraban en un «territorio inexplorado». ¿Qué hay del momento actual? ¿Dónde está esa región desconocida?

Está en el lugar donde la Voyager 1 y la Voyager 2 se encuentran en el momento en que hablamos, sobre el que las naves nos envían datos a diario. Ahora es bien sabido que la Voyager 1 cruzó la frontera entre el sistema Solar y la Vía Láctea en agosto de 2012 (momento en el que entró en el espacio interestelar). Fue un evento histórico, porque fue la primera vez que se lograba eso. Las cosas que estamos encontrando desde entonces son muy sorprendentes. Todos nuestros modelos y teorías decían que la galaxia es absolutamente tranquila, y no es así.

-¿Qué es lo que han descubierto?

«En el espacio interestelar de vez en cuando hay una especie de tsunami que pasa y que lo sacude todo»
Voyager 1 ha descubierto que, de vez en cuando, hay una especie de tsunami que pasa y que lo sacude todo. Vemos sonidos y oscilaciones muy inusuales generados por electrones en la vecindad de la nave. Mi instrumento tiene la habilidad de escanear todo el cielo, en una zona de 360 grados alrededor. Lo hace con un pequeño motor que diseñamos que estaba pensado para trabajar durante solo cuatro años, hasta Saturno.

Y, podrías preguntar, ¿a qué me refiero con los tsunamis? El instrumento ha descubierto que los rayos cósmicos, en vez de venir de cualquier dirección, más o menos una vez al año dejan de venir en una dirección perpendicular al campo magnético y comienzan a ir a lo largo del mismo.

La heliosfera (en amarillo) es la zona de influencia de la radiacion solar. Voyager 1 salió de la misma, al atravesar la heliopausa
La heliosfera (en amarillo) es la zona de influencia de la radiacion solar. Voyager 1 salió de la misma, al atravesar la heliopausa- WIKIPEDIA

Todas estas oscilaciones electrónicas y sonidos captados pasan de repente por la nave. Nuestro instrumento ve un gran pico en las líneas perpendiculares al campo pero no en las que van a lo largo de él. Es un fenómeno un tanto esotérico (ríe). Esto fue totalmente impredecible. Aún necesitamos un buen modelo para entender cómo ocurre.

-Supongo que la heliosfera (la zona de influencia del Sol) está cambiando constantemente, y que quizás por eso se producen esos cambios cada año.

Los ciclos anuales no tienen sentido ahí, porque un año no significa nada para la galaxia. Sí ocurre que este tipo de fenómenos está influido por las llamaradas solares. Unos 13 meses después de que ocurra una, moviéndose a miles de kilómetros por segundo, sus efectos llegan a la Voyager 1. Creemos que las perturbaciones son debidas a que la masa y la energía que salen del Sol empujan la frontera entre el Sistema Solar y la galaxia, y que por eso al final llegan a la Voyager. Esto no ocurre exactamente una vez al año. A veces pasa cada más tiempo. La semana pasada vimos una, y la última vez fue en 2016. No sabemos cómo ocurre todo esto, pero creemos que tiene que ver con las enormes eyecciones de masa del Sol. Hablo de la expulsión de miles de millones de toneladas de materia solar, esencialmente hidrógeno y helio.

-Así que cuarenta años después, las Voyager 1 y 2 siguen haciendo ciencia y dando resultados. ¿Podría haber imaginado que las sondas iban a durar tanto?

«Si alguien hubiera pronosticado que las Voyager iban a durar cuarenta años le habría dicho que estaba loco»
No podría haberlo imaginado. Si alguien lo hubiera pronosticado le habría dicho que estaba loco (ríe). Pero sí que tenía la esperanza de que la nave iba a funcionar durante más de cuatro años, y que quizás, solo quizás, podríamos descubrir cómo era el borde de la galaxia. Lo que nunca habría esperado es que llegase a alejarse 100 veces la distancia de la Tierra al Sol. La mayoría de los modelos decían que el final del Sistema Solar estaba a decenas de veces la distancia entre la Tierra y el Sol, ¡pero no 100 veces! (Ríe).

Esto fue realmente impensable para los que diseñamos los instrumentos y que trabajamos para que la nave funcionase durante cuatro años. En ese momento ninguna nave había viajado durante más de un año o dos. Y aquí hablábamos de cuatro planetas, cuatro años, ¡pero no 40!

-Ahora mismo, ¿hasta cuándo piensan que pueden durar las naves?

Quizás podemos llevarlas hasta el 2028 o así. En la siguiente década vamos a tener que apagar y encender los instrumentos, porque no va a haber suficiente energía para hacer que todos funcionen a la vez. Pero todo es muy incierto, sencillamente porque cuando apagamos un instrumento, la temperatura cae a menos de cien grados bajo cero, o incluso menos, y nunca hicimos pruebas con los aparatos en esas condiciones, así que no sabemos si podrán ser encendidos de nuevo. Hay mucha incertidumbre en torno a esto.

-Si ahora mismo quisieran fabricar una nave que llegase más lejos, ¿podrían hacerlo, y que llegase a una duración de cincuenta o sesenta años?

«Una de las razones de que las Voyager hayan durado tanto es que no tienen ordenadores a bordo»
(Ríe). El negocio de predecir la duración de las naves es muy incierto. Considero que fue excepcionalmente afortunado que las Voyager hayan funcionado durante tanto tiempo. Una de las razones, en mi opinion, es que no tenemos ningún ordenador real en esta nave.

Nuestras naves modernas tienen cientos si no miles de ordenadores a bordo. Son maravillosos, hacen todo tipo de cosas para ti, pero hay tantas formas en que el software que construimos para operar los subsistemas deje de funcionar, que no podemos hacer todas las pruebas necesarias. Hablamos de cientos de millones de posibilidades.

Así que hacemos pruebas con las cosas básicas. Construimos un inteligencia de a bordo que trata de diagnosticar los problemas, apagar algunas cosas y apuntar la antena hasta la Tierra y decir «¡ayuda!». Sabemos esto por ejemplo, porque hicimos los instrumentos para la misión Messenger, que fue a Mercurio, y la New Horizons, que fue a Plutón. Teníamos muchos ejemplos en los que había lo que llamamos un «modo seguro». Eso implica que la nave diagnostica que hay un problema y apunta la antena la Tierra para que nosotros tratemos de repararlo.

Así que al final, contestando a la pregunta de si tengo la confianza o no de que podríamos hacer una nave que durase cincuenta o sesenta años, ¡no! Lo haces lo mejor que puedes, haces todas la pruebas posibles y esperas lo mejor. Pero no podemos estar seguro de que durarán sesenta o setenta años.

Ahora estamos trabajando en una misión, que llamamos la «Interestellar Probe», que se moverá mucho más rápido que las Voyager, quizás unas cinco veces más. Y esperamos que pueda pasar a las Voyager en unos 15 años desde el lanzamiento pero sin que duren más de 25 años. Irán 100 veces más lejos de lo que han llegado estas.

-Tengo una pregunta en relación con los datos que siguen enviando las Voyager. ¿Cuánta información envían y qué tipo de datos son estos?

«La tasa con la que llegan los datos de la Voyager es cien mil veces menor que la que llega a un móvil»
La tasa con la que conseguimos datos es de 16o bits por segundo. Podrías decir, ¿qué quiere decir esto? Es básicamente cien mil veces menos que lo que llega a tu móvil. Si tienes uno muy bueno, es un millón de veces menos. Así que es ciertamente muy lento, pero también suficiente para decirnos lo que necesitamos saber. Los datos miden básicamente cuatro cosas: la fuerza y la dirección del campo magnético interestelar, los rayos cósmicos, que son básicamente protones que se mueven a velocidad de la luz y que vienen de supernovas que estallaron hace muchos millones de años, medimos el flujo de iones de baja energía que viene de la galaxia y que quizás, solo quizás, se escapa también del Sistema Solar. Y también medimos las ondas de radio, que se parecen a sonidos que el espacio hace durante los tsunamis y que no esperábamos.

Esas cosas son las que medimos y básicamente las que necesitamos saber sobre la galaxia. Quizás no todas, pero sí las esenciales.

-Supongo que no, pero, ¿aún pueden cambiar la trayectoria de la nave?

No. La nave se mueve a 17 kilómetros por segundo. Tenemos alrededor de tres kilogramos de combustible, que solo se usa para apuntar la antena de la nave hacia la Tierra. No hay necesidad de cambiar la trayectoria, puesto que no se mueve hacia ningún planeta ni nada que conozcamos. La primera vez que la Voyager se acercará a alguna estrella ocurrirá dentro de 40.000 años.

-¿Es necesario cambiar la orientación de la nave para apuntar a la Tierra?

La antena requiere estar apuntando dentro de una distancia de 10 segundos de arco. La energía de emisión es de solo 22 vatios, algo equivalente a la potencia de una bombilla. Por eso, esta energía tiene que ser apuntada con mucha precisión a la Tierra o no se recibirá ningún dato. Hay propulsores alrededor de la nave que disparan una pequeña cantidad de gas para apuntar la antena, y lo hacen con gran precisión. Perderemos la señal porque finalmente nos quedaremos sin energía en cerca de diez años.

-¿Y con qué frecuencia hay que hacer esto?

Es muy frecuente, ocurre cada pocos minutos. Usamos muy pequeñas cantidades de gas. Los ejes de la nave tienen dos guías. Un sensor que siempre apunta al Sol, y otro que apunta a una estrella en el cielo, creo que ahora es Canopus. De esta forma, la Voyager coloca sus ejes de forma que su antena apunta a la Tierra. Y con pequeños pulsos se consigue que apunte con precisión.

-¿Cuánto tiempo necesita una onda de radio para cubrir la distancia entre la Voyager y la Tierra?

Ahora mismo cerca de 19 horas y 20 minutos. Es el tiempo necesario para que la luz recorra 21.000 millones de kilómetros.

-La nave fue diseñada en los setenta. ¿Hay muchos problemas relacionados con el hecho de que haya que trabajar con un software de este momento? Imagínese solo los problemas que hay siempre con Windows...

(Ríe). Mi tecnología es tan antigua como la Voyager y creo que aún funciona (bromea).

Como he dicho antes, la nave no tiene mucho software, tiene solo alrededor de 60 kilobytes de memoria. Su móvil tiene una capacidad de almacenaje de cerca de 16 gigabytes, esto es, miles de millones de bytes, mientras que la nave tiene decenas de miles. Es una memoria realmente muy pequeña.

Como confiamos en esa memoria para ejecutar automáticamente las observaciones de los instrumentos, debemos tener mucho cuidado con la memoria, y comprobar que cada una de sus células está funcionando bien.

«En los últimos años hemos comprobado que la nave tiene un poco de alzhéimer»
En los últimos años hemos averiguado que la nave tiene un poco de alzhéimer. Lo que hacemos es volcar los contenidos de la memoria periódicamente y entonces los sucesores de la gente que hizo el software en los setenta tratan de programar alrededor de las células muertas en la memoria, para que siga funcionando correctamente. La clave es que no hay mucho sofwtare, la mayoría es hardware, y que este está funcionando bien aún. Creo que este es el secreto de la longevidad de las Voyager.

-Volviendo a su carrera, me gustaría saber, de entre todos sus logros, ¿de cuál se siente más orgulloso?

«Mi mayor logro es ser miembro de la delegación de la humanidad para la galaxia»
De lo que estoy más orgulloso es de haber sido miembro, desde 2012, de la delegación de la humanidad para la galaxia. La nave Voyager es esencialmente un mensaje que la Tierra está mandando al Universo y que dice, “¡Hey!, estamos aquí, hemos logrado cosas y aquí está nuestro mensaje para los siguientes Dios sabe cuántos millones de años". Piense en esto. Cuánta suerte tuve de vivir en el despertar de la edad espacial de la Tierra y de construir un instrumento que está en una nave que es el mensaje de la Humanidad para el Universo. Supongo que este es el logro del que más orgulloso me siento.

-¿Piensa que el Sistema Solar es un sitio pequeño y quizás solitario?

(Ríe). Ciertamente lo es. Cuando te das cuenta de que Alfa Centauri, el sol más cercano, está a 4,3 años luz... De hecho, mientras que la Voyager 1 está a 21.000 millones de kilómetros de la Tierra, Alfa Centauri está a 41,30 billones de kilómetros. Entonces te das cuenta de lo aislados y solos que estamos sobre nuestra nave espacial, la Tierra. Porque esta es la única nave que tenemos. Me doy cuenta de cuán precioso es nuestra nave y cuán importante es que la mantengamos segura y que cuidemos de ella para que nuestra especie pueda sobrevivir. La Tierra es la única nave que tenemos y no vamos a ir a ninguna parte pronto, probablemente en los próximos 1.000 años.

-Alguna gente piensa que el ser humano va a dejar el Sistema Solar. ¿Cree que es posible?

Es realmente muy difícil. Sé que hay muchos visionarios por ahí, pero no creo que ninguno de ellos tenga algo de experiencia en construir una nave, para poder viajar (ríe). No hay ningún crucero esperando para llevarnos a alguna parte, va a llevar muchos siglos.

-Creo que las Voyager son unas de las naves más famosas. ¿Cree que han cambiado la forma de pensar o los sueños de la gente?

«Las Voyager han expandido los horizontes de la humanidad»
Las Voyagers han reescrito los libros de texto sobre el Sistema Solar, los planetas exteriores y ahora nuestra galaxia. Creo que han expandido los horizontes de la humanidad, recuerdo, hace muchos años cuando pasamos Neptuno con la Voyager 2 en 1999 y, por primera vez, pudimos retransmitir los datos directamente en televisión, a lo largo del mundo. Y la gente pudo ver directamente Neptuno al mismo tiempo que los científicos.

Recuerdo la rueda de prensa de ese momento, creo que fue histórica. La gente empezó a darse cuenta de que la exploración no tiene por qué implicar gente necesariamente (puesto que puede hacerse con robots), y que pueden participar, ver imágenes que venían de una distancia de miles de millones de kilómetros de distancia.

Creo que expandió nuestros horizontes. También recuerdo que hubo mucha expectación cuando las Voyager pasaron por Saturno y Júpiter. Estaba en anuncios y revistas y nos dio una visión icónica de nuestro Sistema Solar que no conocíamos hasta ese momento.

Creo que la Voyager, y el programa espacial, en general, expandieron la visión de la humanidad y nos unieron como mundo, porque la gente se dio cuenta de que estábamos en el mismo planeta, que desde el espacio podían verse las fronteras entre países. Nos dio un sentido de universalidad del que no nos habíamos dado cuenta hasta entonces.

-¿En qué está trabajando ahora?

El año que viene vamos a enviar un instrumento con una misión al Sol, la «Parker Solar Probe». El instrumento tiene la intención de medir la radiación en las proximidades de la estrella. Es una misión para tocar el Sol, estaremos a 6 millones de kilómetros de su superficie. Esa es mi principal actividad ahora. Espero vivir lo suficiente para ver el despegue, el próximo 31 de julio, desde Cabo Cañaveral.

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