La idea matemática que hizo volar al Voyager

  • 28 octubre 2012
Michael Minovitch
Michael Minovitch solucionó el "problema de los tres cuerpos" en 1961, e impulsó la misión del Voyager.

La sonda espacial Voyager ha cautivado al mundo con su proeza en los confines del Sistema Solar, pero su lanzamiento en 1977 sólo fue posible gracias a las ideas matemáticas y la persistencia de un estudiante de doctorado que descubrió cómo catapultar sondas al espacio.

En 1942, por primera vez en la historia un objeto creado por el hombre cruzó la invisible línea de Karman, que marca el borde del espacio. Sólo 70 años después, otra nave espacial viaja hasta la última frontera del Sistema Solar.

La sonda Voyager 1, 35 años después de haber despegado, está a 18.400 millones de kilómetros de la Tierra y a punto de cruzar el límite que marca el alcance de la influencia del sol, donde el viento solar se encuentra con el espacio interestelar.

Así contado parece fácil, pero la puerta al más allá del Sistema Solar permaneció cerrada durante los primeros 20 años de la carrera espacial.

El problema de los tres cuerpos

Computadora IBM
Minovitch utilizó la computadora más potente del momento.

Desde 1957, cuando el Sputnik 1 se convirtió en la primera obra de ingeniería que pudo orbitar sobre la Tierra, la ciencia comenzó a mirar cada vez más allá en el cosmos.

Se enviaron naves a la Luna, a Venus y a Marte. Pero un factor crucial impedía alcanzar distancias más lejanas.

Para viajar a los planetas exteriores hace falta escapar de la fuerza gravitacional que ejerce el Sol, y para eso es necesaria una nave espacial muy grande.

El viaje hasta Neptuno, por ejemplo, a 2.500 millones de kilómetros, podría llevar fácilmente 30 o 40 años debido a esa fuerza.

En su momento, la Nasa no podía asegurar la vida útil de una sonda por más tiempo que unos meses, así que los planetas lejanos no estaban dentro de las posibilidades.

Hasta que un joven de 25 años llamado Michael Minovitch, entusiasmado por la nueva computadora IBM 7090, la más rápida en 1961, resolvió el problema más difícil de la ciencia mecánica celeste: el de "los tres cuerpos".

Se refiere al Sol, un planeta y un tercer objeto que puede ser un asteroide o un cometa viajando por el espacio con sus respectivas fuerzas de gravedad actuando entre ellos. La solución establece con exactitud cómo afectan la gravedad del Sol y la del planeta a la trayectoria del tercer objeto.

Sin amilanarse por el hecho de que las mentes más brillantes de la historia -la de Isaac Newton entre ellas- no lograron resolver esta incógnita, Minovitch se concentró en despejarla. Su intención era usar la computadora para buscar la solución a través de un método de repetición.

Verano de 1961

Planeta lejano
Los cálculos de Minovitch permitieron la exploración de los planetas del Sistema Solar más lejanos.

En su tiempo libre, mientras estudiaba un doctorado en el verano de 1961, se puso a programar series de ecuaciones para aplicar al problema.

Minovitch llenó su modelo con datos de las órbitas planetarias, y durante una pasantía en el laboratorio de propulsión de la Nasa (Jet Propulsion Lab) obtuvo información más exacta sobre las posiciones de los planetas.

El joven estudiante demostró así que si una nave pasa cerca de un planeta que orbita alrededor del Sol puede apropiarse de parte de la velocidad orbital de ese astro y acelerar en dirección opuesta al Sol sin utilizar el combustible de propulsión de la nave.

Sin financiamiento para continuar con sus pruebas en la computadora, y en un intento por convencer a la Nasa de la importancia de su descubrimiento, dibujó a mano cientos de trayectorias de misiones teóricas al espacio exterior. Entre ellas había una ruta de vuelo específica que se convirtió en la trayectoria de las sondas Voyager.

Pero en 1962 el Jet Propulsion Lab estaba ocupado con el Proyecto Apolo, y nadie hizo mucho caso al hallazgo de Minovitch.

El origen de la expedición a Júpiter y Saturno

Sin embargo a Gary Flandro, quien realizó otras prácticas de verano en la Nasa, sí le llamó la atención.

Flandro, ingeniero espacial, sabía que cualquier misión a los planetas exteriores tenía que viajar lo más rápido posible para aprovechar al máximo la vida útil de las naves.

Así que en el verano de 1965 investigó si el problema de los tres cuerpos podría utilizarse en la exploración de los planetas lejanos, y dibujó gráficos que indicaban la futura posición de los astros.

Sus trazados revelaron que Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno iban a posicionarse en el mismo lado del Sistema Solar para finales de los años '70.

Con la solución del problema de los tres cuerpos, una misma misión en 1977 podría arrojar una sonda que pasara por los cuatro planetas en 12 años. Una oportunidad que no volvería a repetirse en 176 años.

Gracias a la insistencia de los jóvenes -y a la intervención de un consejero presidencial sobre asuntos espaciales- la Nasa finalmente aceptó la idea de una gran expedición a los planetas lejanos utilizando la fuerza de propulsión catapultada de Monovitch.

En 1970 se consiguieron los fondos para la construcción de las dos naves espaciales gemelas que se convertirían en las Voyagers.

Aunque no podían financiar una misión que fuera más allá de Saturno, los optimistas ingenieros de la Nasa equiparon las naves para que mantuvieran sus antenas orientadas hacia la Tierra décadas después de haber pasado ese planeta.

También construyeron un sistema generador de energía que duraría al menos hasta el año 2020. Pero lo más visionario fue incluir cinco experimentos a bordo capaces de medir las condiciones del espacio exterior si es que finalmente consigue salir de nuestro sistema planetario.

En 1977 las astronaves despegaron de la Tierra, y nadie se imaginaba que durarían tanto tiempo.

Pero en 2012 continúan su viaje, aún llegan sus señales debilitadas por la distancia, y aún les esperan fascinantes descubrimientos.