La prima a essere lanciata fu la Voyager 2, che il 20 agosto 1977, partì da Cape Canaveral a bordo di un razzo Titan. La sonda gemella, la Voyager 1, seguì 16 giorni dopo, il 5 settembre. Destinazione: Sistema Solare esterno. Quella delle Voyager è stata una delle missioni più ambiziose della storia, in grado di arrivare “là dove nessuno era mai giunto prima”, per dirla con Star Trek. Sfruttando un allineamento planetario unico, le Voyager riuscirono a sfiorare tutti e 4 i pianeti giganti, Giove, Saturno, Urano e Nettuno, in meno di 12 anni, saltando da uno all’altro tramite una manovra che era stata appena scoperta, la fionda gravitazionale.
Ma la missione delle Voyager non si è conclusa lì. Le due sonde hanno proseguito il loro viaggio, tagliando un traguardo dopo l’altro. La Voyager 2 è la sonda più antica ancora attiva nello spazio, la Voyager 1, anch’essa attiva, è quella più lontana, trovandosi ormai alle soglie di 1 giorno-luce di distanza dalla Terra. Dal 2012 la Voyager 1 e dal 20 18 la Voyager 2 hanno varcato il confine del campo magnetico solare, divenendo le prime sonde interstellari della storia. Un destino che spetta anche alle Pioneer 11 e 12, partite qualche anno prima ma inattive da oltre 20 anni, e alla New Horizons che 10 anni fa si avvicinò a Plutone e che negli anni 2040 diverrà interstellare. Insomma, sono antichissime e lontanissime, ma come hanno fatto a raggiungere questi record?
Il primo segreto è nell’atomo. Le Voyager si muovono in zone lontanissime dal Sole, dove i pannelli solari non servirebbero a nulla. Ognuna delle sonde porta allora a bordo tre generatori termoelettrici a radioisotopi (RTG), piccoli generatori di corrente che si basano sull’energia nucleare. Ogni generatore contiene 24 sfere di ossido di Plutonio-238, per un totale di 4 chili e mezzo. Essendo radiaottivo, questo isotopo del Plutonio decade e le particelle emesse dal processo di decadimento riscaldano l’RTG. Il calore viene tramutato in corrente, utile per la strumentazione di bordo. La durata stimata di queste batterie è di circa 60 anni; quindi, perderemo i contatti con le Voyager nel prossimo decennio. Però è già straordinario riuscire a comunicarci ancora oggi.
Lo facciamo grazie alle enormi antenne del Deep Space Network della NASA. A Madrid in Spagna, a Goldstone in California e a Canberra in Australia la NASA ci sono enormi antenne da 70 metri di diametro che permettono di comunicare, tramite onde radio, con le sonde spaziali nello spazio profondo. Le sonde hanno dei computer di bordo, dotati di software che controllano le varie periferiche, antenne, strumenti, batterie. I segnali radio vengono quindi modulati in modo tale da custodire i pacchetti di dati, che vanno dalle antenne alle sonde o dalle sonde alle antenne, e così è possibile comunicarci, ricevendo dati scientifici, di telemetria, o comandando alle sonde di fare qualsivoglia azione.
Uno degli aspetti straordinari è il modo in cui questi dati vengono registrati. Le Voyager sono partite con tecnologia di inizi anni ’70: non esistevano hard disk moderni, e i dati venivano (e vengono ancora) salvati su un registratore a nastro magnetico. Cioè, un po’ come quelli delle audio o videocassette. Si chiama 8 Track Digital Tape Recorder: il computer di bordo incide i dati sul nastro. Poi vengono letti, impacchettati in forma di onde radio e inviati verso la Terra. A quel punto si ricomincia a scrivere sullo stesso nastro, sovra-incidendo i dati precedenti. E via così, ripetendo questo procedimento da 48 anni nello spazio.
Sembra quasi lo stereotipo della “buona tecnologia d’altri tempi”, ma in questo caso un po’ è davvero così. Il segreto della longevità delle sonde Voyager è anche qui, in questa tecnologia a cavallo tra analogico e digitale. Le componenti elettroniche tendono infatti a usurarsi a lungo andare a causa del bombardamento di raggi cosmici e dei plasmi interplanetari, mentre le componenti analogiche sono meno soggette a questo tipo di usura.
Per risparmiare energia, gli ingegneri della NASA stanno pian piano spegnendo tutti gli strumenti delle sonde, e nei prossimi anni rimarrà solamente la telemetria. Poi, finirà anche quella e daremo l’addio alla più grande missione spaziale della storia.
Luca Nardi