Es todo cuestión de mecánica celeste. Comienza por aplicar las tres leyes del movimiento de Newton y luego con un buen sistema de orientación a partir de la imagen de las estrellas, una especie de versión de alta tecnología de los antiguos sextantes que usaban los marinos.
Tal y como se explica en el muy didáctico vídeo de Curious Droid, las tres leyes del movimiento de Newton son más que suficientes para una navegación muy precisa. La primera dice que un objeto que se mueve en línea recta –como por ejemplo una sonda lanzada al espacio– se moverá de manera uniforme en línea recta a no ser que actúe otra fuerza sobre él. En este caso esa otra fuerza (o fuerzas) sería la atracción gravitatoria, tanto de los planetas como del propio Sol o incluso de los cometas que pasen cerca.
La segunda de las leyes dice que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre él, lo cual conociendo las masas de los planetas y de la propia sonda permite utilizar su atracción gravitatoria a modo de «tirachinas» para atraerlas primero y lanzarlas en trayectorias muy bien calculadas, gran ejemplo de lo cual son las misiones Voyager, que aprovecharon el «tirón» de cuatro grandes planetas para «saltar» grácilmente de uno a otro. [Dato curioso: la Voyager 2 partió unas semanas antes que la Voyager 1 y ambas siguieron trayectorias similares. Pero mientras la Voyager 1 fue lanzada a propósito fuera del plano del Sistema Solar la Voyager 2 continuó camino hasta Urano y Neptuno, saliendo luego también del plano de la eclíptica pero en sentido contrario.
La última de las leyes de Newton es la de la acción y la reacción, y básicamente es la que permite que los propulsores funcionen también en el vacío, dando pequeños impulsos a las naves y sondas espaciales y acelerándolos hasta la velocidad deseada. Gracias a ello se pueden corregir las desviaciones de las trayectorias con relativo poco esfuerzo, una vez las naves están ya viajando hacia sus objetivos.
Conociendo estas leyes ya se pueden usar las Tablas de efemérides de los cuerpos del Sistema Solar, una recopilación de la NASA que tiene décadas de antigüedad (por no decir siglos) y que se actualiza constantemente con las posiciones exactas de los planetas y cometas. Las más recientes y precisas los de la sonda Horizons, aunque hay innumerables colecciones de datos en los archivos.
Calcular la trayectoria está bien, pero es necesario saber dónde está exactamente la sonda en el espacio para introducir ese valor en los cálculos. Para ese seguimiento no se pueden usar por desgracia giróscopos u otros métodos mecánicos: son demasiado imprecisos y colocarían a las naves muy lejos de los objetivos al llegar a su destino, incluso aunque fueran muy precisos (que lo son). No son pues prácticos aunque se utilicen a menudo en aviones, barcos u otro tipo de vehículos.
La alternativa es usar cámaras a modo de sextantes. Estas cámaras pueden detectar la posición del Sol o de estrellas como Canopus –esto es lo que hacían sondas como las Voyager– pero también la débil luz de otras estrellas menores, de los planetas y hasta de los asteroides.
Combinando esto con las efemérides y las señales que se pueden recibir y enviar hacia los radiotelescopios de la Tierra –que viajan a la velocidad de la luz– se puede saber al mismo tiempo dónde está una sonda, a qué velocidad se mueve y qué trayectoria seguirá en el futuro. Esto permite calcular si es necesario dar algún impulso con sus propulsores para modificar la trayectoria, algo que a veces ha de hacerse pese a la precisión de los cálculos por lo imprevisible de las pequeñas variaciones debidas al viento solar u otros factores difíciles de anticipar.
Buena prueba del dominio de la navegación estelar que tenemos no fue solo el éxito de las misiones Voyager o el milimétrico aterrizaje del módulo Philae de la Sonda Rosetta, sino especialmente la precisa llegada de la New Horizons a Plutón tras recorrer 5.000 millones de kilómetros durante 9 años y donde sólo había una ventana de oportunidad de 2 horas para tomar las fotos.
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