¿Hacia dónde se dirigen en última instancia las Pioneer 10, 11 y las Voyagers?

Además de "más allá de la heliopausa ", en última instancia no se dirigen hacia nada en particular. La escasez del universo e incluso de nuestra galaxia significa que es poco probable que encuentren mucho de algo sin ser un objetivo específico (lo cual está fuera de discusión en este momento).

Este documento aborda esta pregunta de manera más específica (para Pioneer 10 y 11, al menos). Afirma que Pioneer 10 se dirige en la dirección general de la estrella Aldebarán (parte de la constelación de Tauro) (que "alcanzará" en unos 2 millones de años), y Pioneer 11 "debería pasar cerca de la estrella más cercana en la constelación Aquila en unos 4 millones de años".

En cuanto a los Voyagers :

La Voyager 1 se desplazará a 1,6 años luz (9,3 billones de millas) de AC+79 3888, una estrella en la constelación de Camelopardalis que se dirige hacia la constelación de Ofiuco. En unos 40.000 años, la Voyager 2 pasará a 1,7 años luz (9,7 billones de millas) de la estrella Ross 248 y en unos 296.000 años, pasará a 4,3 años luz (25 billones de millas) de Sirio, la estrella más brillante del cielo. . Los Voyagers están destinados, tal vez eternamente, a vagar por la Vía Láctea.

Esta página ofrece una buena descripción general de las posiciones relativas de estas sondas a partir de 2011:

La Voyager 1 es la nave espacial más distante, a unos 17.500 millones de kilómetros (10.900 millones de millas) del sol en un ángulo hacia el norte. Pioneer 10, el siguiente más distante, está a unos 15.400 millones de kilómetros (9.600 millones de millas) del sol en el lado opuesto del sistema solar. La Voyager 2 está a unos 14 200 millones de kilómetros (8 800 millones de millas) del sol en una trayectoria hacia el sur, en el mismo lado del sistema solar que la Voyager 1. La Pioneer 11 está a unos 12 400 millones de kilómetros (7 800 millones de millas) del sol.

Heavens Above tiene un gráfico ligeramente mejor, en mi opinión:

Aquí hay una imagen útil que recibí del Dr. Lasher de uno de sus artículos de astrodinámica AIAA de la década de 1970 que refleja los puntos de mira de Júpiter para la Estrella 37E después de la separación de la etapa superior Centauro para la nave espacial pionera.

El plano B de un planeta siempre está cambiando debido a la velocidad entrante de la nave espacial y la línea de vuelo (geometría) y la época (tiempo) observe que la etapa superior no hizo un buen trabajo con Pioneer 11, por lo que Pioneer 11 tuvo que hacer un TCM-1 para mover la nave espacial hacia el círculo hiperbólico a la derecha. Entonces, en este caso, la etapa superior sólida Pioneer 11 Star 37E está en una órbita heliocéntrica, mientras que Pioneer 11 fue a un sobrevuelo de Saturno en el espacio interestelar.

En última instancia, todas las sondas orbitarán el centro de la galaxia de la Vía Láctea como "sistemas estelares artificiales" independientes. Tomemos, por ejemplo, la Voyager 1. Su velocidad en relación con el Sol es de aproximadamente$17 ~\text{km}/\text{s}$. La velocidad de escape de la Vía Láctea en la posición del Sol es de aproximadamente$550 ~\text{km}/\text{s}$. Así que la Voyager 1 ha llegado solo a unos$3\%$de la velocidad de escape de la galaxia. Por lo tanto, la Voyager y todas las demás sondas (se mueven más lentamente que la Voyager 1) orbitarán el centro de la galaxia de la Vía Láctea como un sistema estelar artificial para siempre. A menos que ocurra algún evento peligroso para la(s) sonda(s) (colisión, etc.).