No, no es factible.

Los problemas fundamentales que lo impiden son:

1. Los Pioneer no tienen suficiente energía para operar el transmisor, debido a la corrosión de los termopares
2. Las Voyagers y Pioneers, incluso a plena potencia, utilizan transmisiones de muy baja potencia.
3. Los pioneros tendrían que poder recibir y obedecer instrucciones para apuntar a un Voyager.
4. Las naves no están significativamente más cerca unas de otras que de la Tierra.
5. La reprogramación de la Voyager probablemente eliminaría su capacidad de usar sus propios instrumentos

1 - Poder

Los Pioneer 10 y 11 se apagaron debido a que no tenían energía suficiente para operar la computadora y la radio al mismo tiempo.

2 - Transmisiones de baja potencia

La NASA usa enormes antenas para capturar las débiles señales de las sondas. Los platos más pequeños utilizados tienen alrededor de 10 m de ancho y, en los últimos años, han estado usando los platos más grandes (alrededor de 30 m).

3 - ¿Encontrando a la Voyager?

Las sondas Pioneer, para que esto funcione, tendrían que estar "efectivamente más cerca" de las Voyager que de la Tierra, poder encenderse y poder apuntar a la sonda Voyager que se está utilizando.

Esto significa que el Pioneer necesitaría recibir, procesar y obedecer instrucciones para apuntar al Voyager, y la única forma en que se conocería dicho relé sería después de que funcionara. Pero esto requeriría que podamos enviar esas instrucciones en primer lugar, y si es operativo, está dirigido a la Tierra.

Pero además, no es solo el Pioneer el que tendría que apuntar... el Voyager tendría que apuntar al Pioneer para que funcione. Y eso significa que no estaría dirigido a la Tierra. Ver #5...

4 - Rango

La radio sigue una ley del cuadrado inverso. Para captar la señal de 8w de 36 UA, la NASA necesitaba la antena de 36m en tierra. La antena de la Voyager tiene menos de 3 m.

Pioneer 11 para el jueves 13 de febrero de 2014 Ascensión recta: 18h 49m 45,2 s Declinación: -8° 48' 07,3" (J2000) Distancia solar: 13 202 867 763 km [11,4 km/s] Distancia terrestre: 13 319 310 346 km [27,4 km/s] Constelación: Sct Magnitud: NA

Nave espacial Voyager 1, efemérides del jueves 13 de febrero de 2014, 00:00 UTC Ascensión recta: 17h 11m 59s Declinación: +12° 02' 31” (J2000) [HMS|00:00:00|dic] Distancia desde el sol: 18.977,42 millones Km Distancia desde la Tierra: 19.021,59 Millones Km Magnitud: NA Constelación: Oph

Nave espacial Voyager 2, efemérides del jueves 13 de febrero de 2014, 00:00 UTC Ascensión recta: 20h 00m 25s Declinación: -55° 57' 34” (J2000) [HMS|00:00:00|dic] Distancia desde el sol: 15.563,42 millones Km Distancia desde la Tierra: 15.663,78 Millones Km Magnitud: NA Constelación: Tel

Esto nos da una diferencia mínima de 20° en el ángulo, y las distancias se pueden calcular aproximadamente con base en un triángulo de 100 AU... Dado 100 x Sin (20°), eso es 34 AU y cambio. El plato de la Voyager no es lo suficientemente grande, 3,6 m; atrae aproximadamente 1/100 de la señal que obtendría el plato de 36 m en la Tierra. (Otros factores hacen que este sea un análisis extremadamente simplista, pero establecen el punto lo suficientemente bien).

En pocas palabras, el receptor no es lo suficientemente sensible y la ganancia de la antena no es suficiente para permitir que Voyager perciba la energía de un transmisor pionero.

5 - Reprogramación de la Voyager

Las sondas Voyager no tienen mucha memoria. Y gran parte de esa memoria es de dudosa confiabilidad ahora. La reprogramación necesitaría revisar toda la programación de la misión, incluso si la Voyager pudiera "escuchar" la transmisión del Pioneer 11.

Esto eliminaría la recopilación de datos en curso, posiblemente paralizaría la Voyager y aún no garantizaría que los datos se transmitan.

Conclusión y Discusión

Dado que cualquiera de las cinco razones es suficiente para no realizar un intento de este tipo, es bastante seguro que no se utilizará ninguna sonda espacial para contactar a los Pioneros.

Si una sonda posterior podría usarse para retransmitir hacia / desde los Voyagers es otra cuestión.

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Referencias seleccionadas

• http://theskylive.com/pioneer11-tracker
• http://theskylive.com/ephemerides-computation?obj=voyager1&date=2014-02-13&h=00&m=00
• http://theskylive.com/ephemerides-computation?obj=voyager2&date=2014-02-13&h=00&m=00
• http://en.wikipedia.org/wiki/Pioneer_11
• http://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_2
• http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftTelemetry.do?id=1973-019A

No, absolutamente ninguno. Incluso suponiendo que el transceptor de Pioneer 11 todavía funcione, y no hay razón para creer que la imagen que adjunta de las distancias entre las tres sondas no muestra que sea proporcionalmente correcta, ya que es simplemente una porción aproximada del espacio euclidiano y no está alineado axialmente con nada. para apreciar correctamente las distancias involucradas. Así que aquí está la propia representación de la NASA de las posiciones relativas de las sondas espaciales mencionadas que deberían proporcionar una mejor vista:

Posiciones relativas de naves espaciales distantes

Este gráfico muestra las posiciones relativas de la nave espacial más distante de la NASA a principios de 2011, observando el sistema solar desde un lado. 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. New Horizons está a unos 3 mil millones de kilómetros (2 mil millones de millas) del sol, en su camino a Plutón.

Fuente de la imagen y la cita: NASA

Como puede ver en la parte derecha de la imagen, las tres sondas se están moviendo en dirección opuesta al Sol con diferentes inclinaciones hacia la eclíptica , por ejemplo, Pioneer 11 a 17° y Voyager 2 a 79° en relación con el plano de la eclíptica . del sistema solar . Para calcular sus distancias relativas entre sí, primero tendríamos que calcular sus posiciones absolutas, sus coordenadas cartesianas$x, y, z$en tres dimensiones, y luego use la fórmula para calcular sus distancias relativas en un espacio tridimensional:

$$\sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2}$$

Ahora, no tengo números exactos y extraerlos de otras ecuaciones llevaría demasiado tiempo, así que tomemos aproximaciones aproximadas de la imagen de la NASA y hagamos este cálculo adimensional. Probablemente podamos estar de acuerdo en que tanto la Voyager 1 como la Voyager 2 están al menos a 0,7 unidades de distancia de la Pioneer 11 en nuestro$y$eje (digamos que$x, y$se representan en la parte derecha de la imagen, y$x, z$en la parte izquierda de la misma), que Pioneer 11 está a 1 unidad de distancia del Sol en la$x$eje, colocando a la Voyager 2 aproximadamente a la misma distancia, mientras que la Voyager 1 está quizás a 1,1 unidades de distancia. y en nuestro$z$eje, digamos que Pioneer 11 y Voyager 2 están separados por 0.5 de nuestras unidades relativas adimensionales. Bien, insertemos estos números en nuestra calculadora. Para la distancia entre la Pioneer 11 y la Voyager 2 que parecen ser las más cercanas entre sí, obtenemos:

$$\sqrt{(1 - 1)^2 + (-0.7 - 0.2)^2 + (1.5 - 1)^2}$$

O aproximadamente 1,03 de nuestras unidades, donde dijimos que 1 de estas unidades es la distancia entre Pioneer 11 y el Sol. Esto significa que Pioneer 11 y Voyager 2 están aproximadamente a la misma distancia entre sí que Pioneer 11 está a la Tierra. Entonces, esto necesariamente significa que la comunicación entre las sondas no sería posible incluso si una de las dos sondas involucradas llevara la antena de Arecibo y la energía requerida para ella. Claramente, ninguno de ellos lo hace, por lo que la respuesta a su pregunta es un rotundo no.

No. Y he aquí por qué:

Para establecer con éxito una comunicación por radio entre dos puntos en el espacio, se debe lograr una relación señal-ruido (SNR) superior a un umbral que varía según el tipo de modulación de la señal y la corrección de errores utilizada.

Esto se hace a través de varios medios:

• Apuntando los patrones de radiación de las antenas ) del receptor y el transmisor uno hacia el otro (teniendo en cuenta la velocidad finita de la luz , por supuesto). La siguiente ilustración muestra un patrón de radiación 2D típico en una escala logarítmica.

Los Pioneer estaban equipados con tres antenas, pero la compensación aquí es obvia: precisión frente a ganancia de antena .

Para lograr una orientación precisa, debe saber exactamente dónde estará el otro extremo del enlace en el momento en que llegue la señal. Después de perder las comunicaciones con P-11, la incertidumbre de la posición se ha vuelto grande.

Las Voyagers tienen una capacidad muy limitada para apuntar con precisión en una dirección determinada, y al cambiar su actitud para buscar al Pioneer, corre el riesgo de perder la oportunidad de restablecer el vínculo de las Voyagers con la Tierra.

• Por lo general, para compensar el posicionamiento subóptimo de la antena, aumenta la potencia de salida a través del transmisor. Desafortunadamente, los Voyagers no tienen mucha energía disponible ahora. Este poder es abundante aquí en la Tierra, por lo que Deep Space Network puede verter megavatios en el espacio a través de platos parabólicos de gran ganancia con servomecanismos muy finos.

• Puede reducir el ruido en el receptor. Apagar las fuentes de interferencia, bajar la temperatura de los componentes del receptor (para eliminar el ruido térmico adicional ) puede ayudar, pero esto no es realmente factible para una nave espacial que no sabe cuándo hacerlo. Los transceptores DSN, nuevamente, son mucho mejores en este sentido.

• Puede reducir el umbral de SNR acumulando y procesando más señal entrante (es decir, reduce la tasa de bits de comunicación) y mejorando los algoritmos de procesamiento. Una nave espacial que vuela sola en las profundidades del espacio no tiene la capacidad de descargar un código mejor.

Si bien la pregunta principal puede responderse negativamente con confianza, la idea de transmitir datos a través de otras naves espaciales actualmente se usa ampliamente, por ejemplo, en los rovers de Marte. Ciertamente, aquí el principal factor habilitador es una distancia mucho menor entre el rover y la nave que orbita Marte.