Sonda espacial para niños

Una sonda espacial es como un robot explorador que viaja por el espacio exterior. A diferencia de los satélites artificiales que giran alrededor de un planeta, las sondas espaciales se lanzan para ir a un lugar específico, como otro planeta, una luna, un asteroide o un cometa. Su misión principal es recoger información científica sobre estos lugares y enviarla de vuelta a la Tierra.

Algunas sondas espaciales, como las famosas Voyager 1 y Voyager 2, viajan tan lejos que incluso salen de nuestro sistema solar y se convierten en sondas "interestelares", explorando el espacio entre las estrellas.

Voyager 2, un ejemplo de sonda espacial. Lanzada en 1977, voló por Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

¿Cómo se construyen las sondas espaciales?

Todas las sondas espaciales se construyen sobre una estructura principal que soporta sus diferentes partes. Para funcionar en el espacio, necesitan al menos tres sistemas esenciales:

• Sistema de energía: Necesitan electricidad para que todos sus sistemas funcionen. Generalmente usan baterías eléctricas y paneles solares que captan la luz del Sol. Si van muy lejos del Sol, donde la luz es débil, pueden usar fuentes de energía especiales que producen calor a partir de ciertos materiales.
• Instrumentos de observación: Son como los "ojos" y "oídos" de la sonda. Incluyen cámaras para tomar fotos, y otros aparatos para analizar la luz o las partículas que encuentran en el espacio.
• Equipos de comunicación: Son las antenas que permiten a la sonda enviar toda la información que recoge de vuelta a la Tierra, y también recibir instrucciones desde aquí.

Además de estos sistemas básicos, las sondas pueden llevar motores para moverse, tanques de combustible, y capas especiales para protegerse del frío extremo del espacio. Algunas incluso han llevado mensajes o información sobre nuestro planeta, por si alguna vez fueran encontradas por seres de otros mundos.

El peso de una sonda espacial suele ser de varios cientos de kilos, aunque algunas, como la Cassini-Huygens (lanzada en 1997), han sido mucho más pesadas, llegando a los 5600 kg (incluyendo el combustible). Su tamaño típico es de 2 a 5 metros, pero una vez en el espacio, suelen desplegar antenas o paneles solares que las hacen mucho más grandes.

¿Qué sondas espaciales están explorando el espacio?

Actualmente, varias sondas están viajando hacia los límites de nuestro sistema solar. La Voyager 1 es la que está más lejos, ¡ya ha salido de nuestro sistema y está tres veces más lejos que Plutón! Otra sonda importante es la New Horizons, que llegó a Plutón en julio de 2015.

Los científicos están investigando nuevas formas de propulsión para que las sondas puedan viajar aún más rápido. Dos tecnologías prometedoras son la propulsión iónica, que ya se ha usado en sondas como la Smart 1 y la Dawn, y las velas solares, que usan la presión de la luz del Sol para impulsarse.

Sondas Operativas

Nombre	Agencia	Lanzamiento	Destino	Clase	Cohete
Voyager 2	NASA	20/08/1977	Urano y Neptuno	Orbitador	Titan IIIE
Voyager 1	NASA	05/09/1977	Júpiter y Saturno	Orbitador	Titan IIIE
Mars Odyssey	NASA	07/04/2001	Marte	Orbitador	Delta II
Mars Express	ESA	02/06/2003	Marte	Orbitador	Soyuz-FG
				Aterrizador
MRO	NASA	12/08/2005	Marte	Orbitador	Atlas V
New Horizons	NASA	19/01/2006	Plutón y Satélites	Orbitador	Atlas V
LRO	NASA	18/06/2009	Luna	Orbitador	Atlas V
SDO	NASA	11/02/2010	Sol (Desde la Tierra)	Observador	Atlas V
PLANET-C	JAXA	20/05/2010	Venus	Orbitador	H-IIA
Juno	NASA	05/08/2011	Júpiter	Orbitador	Atlas V
GRAIL A	NASA	10/09/2011	Luna	Orbitador	Delta II
GRAIL B
MSL Curiosity	NASA	26/10/2011	Marte	Astromóvil	Atlas V
MOM	ISRO	05/11/2013	Marte	Orbitador	PSLV-XL
Hayabusa 2	JAXA	03/10/2014	(162173) Ryugu	Orbitador	H-IIA
				Aterrizador
OSIRIS-REx	NASA	09/09/2016	(101955) Bennu	Orbitador	Atlas V
				Aterrizador
ExoMars TGO	ESA AEFR	19/10/2016	Marte	Orbitador	Protón
				Transportador
Sonda Solar Parker	NASA	12/08/2018	Sol	Orbitador	Delta IV Heavy
BepiColombo	ESA JAXA	20/10/2018	Mercurio	Orbitador	Ariane V
Chang'e 4	CNSA	07/12/2018	Luna	Orbitador	Larga Marcha 3B
				Aterrizador
				Astromóvil
InSight	NASA	05/05/2018	Marte	Aterrizador	Atlas V
				Astromóvil

¿Cómo viajan las sondas por el espacio?

Una vez que una sonda sale de la Tierra, su camino la lleva a girar alrededor del Sol, de forma parecida a como lo hace la Tierra. Para llegar a otro planeta, la forma más sencilla es seguir una ruta llamada órbita de transferencia de Hohmann.

También existen técnicas más avanzadas, como las asistencias gravitacionales. Esto significa que la sonda usa la gravedad de un planeta para impulsarse y cambiar su dirección o velocidad, como si fuera un "tirachinas" cósmico. Esto ahorra mucho combustible, aunque el viaje puede durar más tiempo.

¿De dónde obtienen energía las sondas espaciales?

Para funcionar, una sonda espacial necesita tener energía eléctrica disponible en todo momento. Las sondas modernas requieren entre 300 y 2500 vatios para alimentar sus computadoras, radios, motores, instrumentos científicos y calentadores. Hay tres fuentes principales de energía para una nave espacial que viaja entre planetas:

• Paneles solares: Son la fuente de energía más común.
• Generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG): Se usan para planetas que están muy lejos del Sol.
• Baterías: Se cargan antes del lanzamiento o se usan para almacenar la energía de los paneles solares, por ejemplo, durante los eclipses.

Paneles solares: ¿Cómo funcionan?

Uno de los dos conjuntos de paneles solares que proporcionan energía a la sonda espacial Juno.

Los paneles solares están hechos de muchas celdas solares pequeñas. Cada celda transforma la energía solar en electricidad usando un efecto llamado efecto fotoeléctrico. Estas celdas están hechas de materiales especiales como el silicio. Las celdas más avanzadas pueden convertir hasta el 47% de la energía del Sol en electricidad. ¡Las primeras celdas de los años 60 solo convertían el 6%!

Cuando las celdas solares se conectan en serie, el voltaje de la electricidad aumenta. Si se conectan en paralelo, aumenta la cantidad de corriente. Los paneles solares no solo sostienen las celdas, sino que también las conectan y las mantienen a una temperatura adecuada.

Muchos paneles solares pueden unirse para formar una "ala". Estas alas suelen tener bisagras para poder moverse y orientarse hacia el Sol, buscando la máxima energía. También pueden cambiar su inclinación para evitar el sobrecalentamiento o para reducir la producción de energía si no se necesita tanta.

Cerca de la Tierra, la energía del Sol es muy fuerte. Pero a medida que una sonda se aleja del Sol, la cantidad de energía solar disminuye mucho. Por ejemplo, la sonda Juno, que orbita Júpiter, está cinco veces más lejos del Sol que la Tierra. Esto significa que recibe 25 veces menos energía solar. A pesar de esto, la NASA equipó a Juno con paneles solares muy grandes (45 metros cuadrados) y avanzados que le permiten generar 428 vatios de energía en Júpiter. Sin embargo, a estas distancias, los RTG suelen ser más comunes.

El rendimiento de los paneles solares puede disminuir con el tiempo. El calor que no se convierte en electricidad puede aumentar la temperatura de las celdas, lo que reduce su eficiencia. Además, la luz del Sol y las partículas energéticas del viento solar pueden dañar las celdas poco a poco. Por ejemplo, los paneles de la sonda Magellan, que orbitó Venus, perdieron dos tercios de su capacidad durante su misión. Los ingenieros tienen en cuenta esta degradación al diseñar las sondas.

Generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG)

RTG de la sonda New Horizons.

Cuando una sonda está tan lejos del Sol que los paneles solares no pueden generar suficiente energía, se utilizan los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG). Estos generadores producen electricidad a partir del calor que se libera cuando ciertos materiales especiales se transforman. Este calor se convierte en electricidad usando unos dispositivos llamados termopares.

Los RTG son muy útiles porque pueden producir energía de forma constante y durante mucho tiempo. Por ejemplo, el generador de la sonda New Horizons puede proporcionar energía estable durante más de 50 años. Aunque estos generadores son muy seguros y están bien protegidos, se toman muchas precauciones al usarlos.

Las sondas que viajan a Júpiter o más allá, como la Voyager 1, Cassini o New Horizons, usan RTG para su energía. Sin embargo, gracias a las mejoras en los paneles solares, algunas sondas recientes a Júpiter, como la Juno, han podido usar paneles solares muy grandes. Los RTG también se han usado en vehículos que aterrizan en Marte, como el astromóvil Curiosity, porque les permiten funcionar tanto de día como de noche y no les afecta el polvo.

Véase también

En inglés: Space probe Facts for Kids

• Satélite artificial
• Exploración espacial
• Anexo:Misiones espaciales
• Placa de la Pioneer
• Disco de oro de las Voyager
• Mensaje de Arecibo
• SETI
• Contaminación interplanetaria