El prodigio tecnológico de las Voyager: 69 KB de memoria y almacenamiento en cinta para conquistar el espacio

El prodigio tecnológico de las Voyager: 69 KB de memoria y almacenamiento en cinta para conquistar el espacio
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Cuando las sondas Voyager se lanzaron al espacio en 1977 incorporaban lo último en sistemas informáticos. Sin embargo, al igual que los ordenadores que hicieron posible que pisáramos por primera vez la Luna, en estos tiempos son excesivamente menos capaces que los teléfonos móviles que utilizamos a diario. Aún así, tras casi 45 años explorando el cosmos, estas naves espaciales siguen funcionando.

Se han convertido en los primeros objetos creados en la Tierra en adentrarse en el espacio interestelar y, sino fuera porque sus generadores termoeléctricos de radioisótopos, los encargados de brindarle energía para funcionar, están perdiendo potencia cada año y la NASA ha decido empezar a apagar gradualmente sus instrumentos, seguirían funcionando, posiblemente, por muchas décadas más.

Una nave diseñada para una misión de larga duración

Aunque el plan original de las Voyager establecía que sus misiones durarían unos cuatro años, el diseño de estas resultó ser tan bueno, y el hardware tan duradero, que ya llevan casi 45 años explorando el espacio, lo que sin dudas podría calificarse como un logro de la ingeniería de aquel entonces. Veamos cuáles son los sistemas informáticos que han permitido a estas naves conseguir tal hazaña.

Las sondas Voyager 1 y 2 comparten la misma configuración interna de sus sistemas informáticos, es decir, son idénticas. Según explica la NASA, cada una de ellas cuenta con tres ordenadores: Sistema de Comando de Ordenador (CCS), Sistema de Control de Actitud y Articulación (AACS), y Sistema de Datos de Vuelo (FDS).

Voyager
Sonda Voyager en los laboratorios de la NASA

Sistema de Comando de Ordenador. Se trata de uno de los puntos neurálgicos de la nave. Está conectado directamente al suministro de energía y se encarga de controlar las funciones principales de la sonda. Mantiene la temperatura adecuada para el correcto funcionamiento de los componentes ante las extremas condiciones del espacio.

También se encarga de gestionar la navegación, controlar todos los instrumentos que deben prenderse y apagarse, y la configuración total de las comunicaciones. Asimismo, incluye un sistema de detección autónoma de fallos, que activa procedimientos automáticos en caso de problemas, lo que incluye activar los componentes de respaldo para que la sonda siga funcionando.

Como podemos ver, son muchas funciones críticas para la misión. Todo esto con una capacidad de ejecutar 11.000 instrucciones por segundo y con 69 KB de memoria, unas 100 mil veces menos memoria de la que tenemos en un smartphone actual. "Los ordenadores Voyager tienen menos memoria que el llavero que abre la puerta de su automóvil", asegura Linda Spilker, científica del JPL que trabajó en las misiones Voyager, en una entrevista con Scientific American.

Sistema de Control de Actitud y Articulación. Este sistema es idéntico al CCS y se encarga de mantener la antena apuntando hacia la Tierra, y así evita que se interrumpan las comunicaciones. Además, cuando el CCS recibe una orden de cambio de trayectoria, el AACS es el encargado de ejecutarla, algo que una de tantas veces ocurrió hace unos cinco años cuando la NASA activó los propulsores de la sonda tras 37 años de inactividad, una tarea que sorprendentemente se completó con éxito.

Sistema de Datos de Vuelo. Si anteriormente mencionamos que el AACS y el CSS son sistemas idénticos pero con distintas funciones, el FDS es, literalmente, otro mundo. La NASA necesitaba una ordenador que fuese lo suficientemente rápido para manejar los datos, por lo que hizo una gran apuesta por utilizar los circuitos CMOS.

Control De Vuelo Voyager
Sistema de Datos de Vuelo

Se trataba de un tipo de circuito de baja potencia, rápido y tolerante a una amplia gama de voltajes, lo que lo convertía en la opción ideal para esta misión espacial. Sin embargo, recordemos que estamos hablando de la década de los setenta, CMOS era completamente nuevo, por lo que el JPL decidió adoptarlo con cierto escepticismo, y asumiendo los riesgos.

El FDS, que puede ejecutar 80.000 instrucciones por segundo, es el encargado de gestionar los 11 instrumentos (actualmente hay menos en funcionamiento), las imágenes científicas y los datos de ingeniería. Estos últimos tienen que ver con el estado de la sonda y permiten saber a los equipos de la NASA si se presenta algún problema, e incluso tomar acciones preventivas evitar daños en los equipos.

Cabe señalar que estos ordenadores funcionan en un lenguaje ensamblador. Increíblemente, en aquel entonces no había decenas de programadores enfocados en esta tarea. Según explica la propia NASA, el equipo de software estaba integrado por una persona entre 1974 y 1977, con un máximo de cuatro personas trabajando a tiempo completo en 1975.

Cinta magnética de grabación
Cinta magnéticas de ocho pistas

Un dato interesante es que en su viaje por el espacio, las sondas envían información a la Tierra de manera constante. Esto se debe a que tienen un sistema de almacenamiento muy pequeño, aunque hay momentos en los que el enlace de comunicaciones se interrumpe. En estos casos, las Voyager pueden almacenar datos "localmente". ¿Y qué soporte utilizan? Unas cintas magnéticas de ocho pistas que se sobrescriben una y otra vez.

Y, a modo de curiosidad, cabe señalar que no solo hay dos sondas Voyager. ¡Hay tres! Los ingenieros construyeron una tercera unidad, que se trata de un modelo de prueba de desarrollo (DTM). La nave fue exhibida en el Museo Nacional del Aire y el Espacio por casi una década. Sin embargo, en 1987 la nave volvió al JPL para ayudar en el desarrollo y la construcción de la sonda Magallanes.

Imágenes | NASA

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