¿Por qué no enviar a las Voyager 3 y 4 siguiendo los caminos tomados por las Voyager 1 y 2 para retransmitir señales más tarde mientras se alejan de la Tierra?

¡Es una gran pregunta!

Trayectoria

Para obtener algunas décadas más de ellos, puede lanzar Voyagers 3 y 4 en algún momento y arreglárselas con un sobrevuelo de Júpiter con el máximo impulso, ya que no apuntaría a Saturno también. Si tuviera que esperar a que Júpiter y Saturno se alinearan nuevamente con las trayectorias del par original, sería una espera demasiado larga.

Sin embargo, sin Saturno, eventualmente volverá a quedarse atrás, por lo que esta es una medida provisional.

Le recomiendo que haga una nueva pregunta si desea una planificación detallada de la nave espacial que podría perseguir a los Voyagers con fines de retransmisión de comunicaciones. Hay muchas consideraciones allí y la pregunta tendría que definirse más específicamente.

Fuente

Presupuesto de enlace

Veamos el presupuesto del enlace .

Para tener un enlace de comunicaciones útil, debe recibir una señal que tenga al menos aproximadamente la misma intensidad que el ruido térmico local de su receptor.

La relación entre la potencia recibida y la potencia transmitida se calcula en decibelios sumando la ganancia de las antenas transmisora ​​y receptora y luego restando la pérdida de trayectoria. Puede leer más sobre eso en esta respuesta a la pregunta ¿Cómo calcular la velocidad de datos de la Voyager 1?

Para obtener un ancho de banda suficiente para 160 bits por segundo entre la Voyager 1 y la Tierra, necesita una antena parabólica de 3,66 metros en la Voyager (48 dBi) y una antena parabólica de 70 metros en la Tierra (~73 dBi). Incluso entonces obtienes una señal de aproximadamente -150 dBm (-180 dBW) ($1 \times 10^{-18}$Watts) y necesita un extremo frontal del receptor refrigerado por helio líquido para recogerlo del ruido.

Puede leer mucho más sobre la comunicación de la Voyager con la Tierra en el artículo 4 de la serie de resumen de diseño y rendimiento de DESCANSO; Telecomunicaciones Voyager

Ver también ¿Por qué DSN a veces usa dos platos al mismo tiempo para recibir Voyager-1?

Si quisiera duplicar el alcance de las Voyager 1 y 2 con las Voyager 3 y 4, las dos segundas necesitarían platos de 70 metros que mantuvieran una precisión de superficie submilimétrica. Esta tecnología es ciertamente posible pero no existe y tendría que ser desarrollada.

Según la(s) respuesta(s) a ¿Cuál es la antena parabólica de área más grande enviada más allá del sistema Tierra-Luna? la respuesta es solo 4,6 metros ( Galileo ). Para las antenas desplegadas en el espacio cis-lunar, consulte las respuestas a ¿ Cuál es la antena más grande desplegada en el espacio? mostrar algunas cosas más grandes, pero estas no serían adecuadas.

Este tipo de cosas simplemente no se hace, y probablemente no se hará, ya que la comunicación óptica es definitivamente el camino a seguir en el futuro cercano. Ya hemos tenido demostraciones desde la Tierra hasta la Luna, y no hay obstáculos conocidos para extender las comunicaciones ópticas al espacio profundo. Dado que la longitud de onda de la luz (alrededor de 1 micrón) es mucho más pequeña que las longitudes de onda utilizadas en el espacio profundo (centímetros, quizás milímetros en el futuro), el "plato" se encoge de una enorme monstruosidad de acero al espejo de un telescopio óptico de decenas de centímetros. en diámetro. Esto se puede manejar bastante bien en una sonda del espacio profundo.

Para ver ejemplos de telescopios ópticos de tamaño similar que ya han estado en el espacio profundo, vea las respuestas a ¿Cuál es el telescopio de mayor apertura enviado más allá del sistema Tierra-Luna? .

Una vez que las comunicaciones ópticas del espacio profundo estén activas, definitivamente puede valer la pena considerar algo como estaciones de retransmisión óptica.

¡No es algo que te gustaría poner en el espacio profundo!

Así es como se ve una "monstruosidad de acero". Este es el plato de 70 metros en las instalaciones de Goldstone de Deep Space Network, también hay uno en Australia y otro en España. Las líneas rojas marcan escaleras y pasillos, a escala.

Uno en el espacio, por supuesto, sería más liviano, pero mantenerlo lo suficientemente rígido para producir una figura de superficie precisa aún puede hacer que sea demasiado pesado para lanzarlo al espacio profundo.

arriba: Crédito de la foto JPMajor , creative commons CC BY-NC-SA 2.0.

arriba: De commons.wikimedia.org .

Tiene algunos problemas para hacer lo que la unidad @uhoh ya ha elaborado. Incluso si pudiera superarlos, tiene un problema mayor, que es que las sondas Voyager tendrán que apagar sus instrumentos científicos debido a limitaciones de energía antes de que una sonda lanzada ahora pueda estar en una posición para hacer algo bueno. Hay 4 instrumentos funcionando en los 2 Voyagers, y en un par de años habrá que apagar 1 en cada uno porque los RTG pierden 4 vatios de potencia al año . Para 2030 es probable que no haya ningún instrumento funcionando, si tenemos suerte tendremos algunos datos de ingeniería y suficiente señal para determinar la dirección y la velocidad de las sondas. Una sonda de relé no agregaría mucho valor a eso.

En lugar de gastar grandes cantidades de dinero en enviar naves espaciales al espacio interestelar para transmitir las transmisiones de naves espaciales moribundas que llevan experimentos de hace 40 años, tiene mucho más sentido gastar grandes cantidades de dinero para enviar naves espaciales con nuevos experimentos diseñados para ese entorno.

La Voyager 1 no tiene suficiente potencia para transmitir señales Los ingenieros de la NASA han deshabilitado algunos de sus componentes para ahorrar algo de energía, si la Voyager 1 no puede transmitir señales, sería inútil retransmitir las señales que no existen.