El rescate de la Voyager 1 ha comenzado: los técnicos deben lidiar con tecnología del pasado

USA | La NASA ha iniciado la última etapa de la carrera para rescatar a la sonda espacial Voyager 1 de su estado de delirio. Es una carrera de resistencia. Una vez identificado el fallo, arreglar la nave requerirá semanas o meses de trabajo por parte de los ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL).

A su vez, es una carrera de obstáculos. La sonda lanzada en 1977 viaja por el espacio interestelar a 61.500 km/h. Es el objeto fabricado por humanos que más lejos se encuentra de la Tierra y, aunque tiene plutonio para seguir funcionando unos años más, lleva desde noviembre enviando datos sin sentido por una pequeña porción de memoria dañada en el FDS, uno de sus ordenadores de a bordo.

La NASA ya comprende el problema
Justo cuando empezaban a perder la esperanza, los ingenieros de la NASA lograron que la Voyager les enviara una lectura de memoria del FDS. Tras analizar el contenido del mensaje, descubrieron que un 3% de la memoria estaba dañada, una cantidad lo suficientemente pequeña y aislada para recobrar la confianza en reparar la sonda con una actualización de software.

La NASA ha identificado el fallo de la Voyager 1 después de cinco largos meses. Y tiene un plan para solucionarlo
Cómo hacerlo es lo que están mirando ahora. Un único chip responsable de almacenar parte de la porción de memoria afectada parece ser la raíz del fallo, bien por el impacto de una partícula energética proveniente de algún lugar del cosmos o bien por el desgaste del componente que lleva 47 años viajando por el espacio.

El plan de rescate es sencillo
 
Aunque es imposible enviar a un técnico para echar un vistazo in situ, la NASA cree que el FDS podría volver a operar con normalidad sin la memoria inutilizada, lo que permitiría a la Voyager 1 reanudar el envío de datos científicos y de ingeniería que lleva desde noviembre sin enviar.

El plan es mandar a la sonda una carga de comandos en las próximas semanas que indiquen a los ordenadores (el subsistema FDS y el ordenador principal, CCS) que no usen la zona de memoria afectada.

Las memorias de las sondas Voyager son ridículamente pequeñas para los estándares actuales. Fueron las primeras sondas espaciales en usar memorias de tipo CMOS, que estaban recién inventadas. El FDS tiene dos módulos CMOS con una capacidad de 8 kilobytes cada una. ¡8 KB!

Lo complicado es entender la sonda
 
La Voyager 1 y su gemela Voyager 2 abandonaron la Tierra en septiembre y agosto de 1977. Los miembros del equipo original de la misión han fallecido o llevan años jubilados. Entender los manuales originales puede ser un quebradero de cabeza para los ingenieros del equipo actual.

"Durante mucho tiempo, el principal problema en el programa Voyager fue la falta de una documentación completa sobre todos los aspectos de las sondas", explica Pedro León, autor del libro 'Viajes Interestelares. Historia de las sondas Voyager' y creador de InfoSondas, uno de los mayores repositorios de documentación sobre sondas espaciales.

"La mayor parte de la documentación siempre ha estado almacenada en los sótanos del JPL, pero en los años 70 no se llevaba un control tan estricto de todos los documentos como ahora. Prácticamente no había nada digitalizado, tan solo fotocopias que acababan en cajas de cartón, en el garaje de la casa de los técnicos".

De ahí que Suzanne Dodd, la actual responsable de la misión interestelar Voyager, hable de documentos amarilleados por el paso del tiempo y, en algunos casos, impresos en viejos mimeógrafos.

"Durante las últimas décadas se ha hecho una gran labor de digitalización y de recuperar todos los manuales y planos", aclara Pedro. "La NASA ya tiene todo lo más importante de la documentación".

Las limitaciones de usar un simulador
 
Otra dificultad en el rescate es que no hay un modelo de pruebas en tierra que permita ensayar con los comandos antes de enviarlos a la Voyager, lo que entraña el riesgo de perder por completo las comunicaciones con la sonda. Así que hay que recurrir a un simulador en los ordenadores del JPL.

"El simulador está hecho con lo que sabemos de las naves", dice Pedro. "Para el tema de las memorias y los ordenadores no hay problema, porque hay una extensa documentación, pero por ejemplo, no hay tantos detalles sobre los tipos de materiales utilizados en muchas partes de las sondas, algo vital para saber el balance térmico de la nave y cómo baja la temperatura al apagar algún componente".

"Nadie pensaba entonces que eso fuera importante porque, con suerte, las naves iban a durar solo unos pocos años". Las sondas Voyager fueron diseñadas para una misión de cinco años. La Voyager 1 sobrevoló Saturno antes de dirigirse hacia el norte fuera del plano eclíptico del sistema solar, y sigue viajando más allá de la esfera de influencia del viento solar.

En Fortran 77 o ensamblador
 
"La mayor dificultad para la situación actual es saber exactamente qué direcciones de memoria no se podrán usar, reprogramar todos los comandos que usa el ordenador FDS y evitar que ni los comandos, ni los datos científicos, ni la telemetría usen esa zona de memoria dañada", explica Pedro.

Y todo ello usando los lenguajes de programación propios de una nave de los años 70: "Estos comandos están programados en el lenguaje Fortran 77 (desarrollado por IBM en los 50) o en ensamblador, por lo que el equipo siempre debe disponer de un par de personas que estén familiarizadas con ellos y con las peculiaridades de estas naves".

"Por suerte, las actividades científicas en las Voyager son muy repetitivas desde que finalizó la parte planetaria de su misión, y habitualmente no hay mucho que programar. En el espacio interestelar, todos los instrumentos están adquiriendo datos continuamente y los envían a nuestro planeta en directo".

"Al comienzo de la misión interestelar se les enviaban cada dos o tres meses nuevos comandos en una nueva 'carga CCS', lo que les permitía trabajar de forma autónoma durante mucho tiempo. En la actualidad, solo se le envían comandos cuando hay que corregir algún fallo o cuando se le ordena realizar alguna tarea de mantenimiento".

Con el DSN funcionando a pleno
 
Si los comandos de la NASA logran arreglar la Voyager 1, nos enteraremos por la propia NASA. La sonda está tan lejos que sus señales tardan más de 20 horas en alcanzar la Tierra, y ningún radioaficionado tiene una antena capaz de oírla.

"Cada día hay una comunidad de radioaficionados más amplia, con mejores equipos y antenas, que permiten recibir señales de sondas en Marte y un poco más allá. Pero las Voyager están demasiado lejos", dice Pedro. "La Voyager 2 está a más de 20.000 millones de kilómetros y la Voyager 1, a unos 24.300 millones de kilómetros de nuestro planeta".

"No es que a esas distancias estén lejos para los radioaficionados, es que lo están para cualquier antena del mundo que mida menos de 70 metros y no cuente con la última tecnología. Cuando las Voyager nos mandan información, son necesarias entre dos y cinco antenas actualizadas de la DSN funcionando conjuntamente".

La DSN es la Deep Space Network de la NASA, una red de superantenas con estaciones en Camberra, Madrid y Goldstone, al oeste de Estados Unidos. La red es compartida por muchas misiones espaciales, por lo que el equipo de las Voyager solo puede usar las antenas unas horas al día.

"Solo la NASA tiene la capacidad necesaria para recibir una señal lo bastante potente como para poder leer la información que contiene", explica Pedro. "Tengamos paciencia, porque estoy seguro de que en pocas semanas tendremos muy buenas noticias. Estas dos sondas geriátricas todavía tienen que dar guerra unos cuantos años más".