¿Por qué se perdió el contacto por radio con las sondas Pioneer mucho antes que con las sondas Voyager? Los Voyagers se lanzaron solo 4 años después de los Pioneers, pero se prevé que los Voyagers duren hasta la década de 2020, mientras que los Pioneers dejaron de transmitir en 1995 y 2003 respectivamente. Ambos también funcionaban con RTG.
Varios factores conducen a la pérdida de señal.
La combinación de estos factores conduce a la falla acumulativa.
Lo principal es que Pioneer no produce datos inteligibles debido a la señal débil, por lo que ya no era rentable rastrear Pioneer 10. El apagado de Pioneer 11 se debió principalmente a una pérdida de energía. ③
Al observar cómo funciona la decisión: en el rango en el que se encuentran, la señal es muy débil y la precisión de la antena (para mantener a la Tierra en el centro del lóbulo de la antena) es una función del control de rotación sobre la actitud. Aun así, el tamaño de plato requerido para obtener datos hacia o desde Pioneer 10 era un plato mínimo de 64 m para tener la intensidad de señal requerida. A medida que se aleja, aumentan las antenas mínimas para recibir su señal. En la actualidad, solo un puñado de osciloscopios pueden comunicarse con Pioneer 10 y los datos son tan débiles que no son confiables.
Los pioneros utilizaron propulsores de gas como control de reacción ④, lo que proporciona un límite fundamental para su precisión de puntería.
El arrastre del medio interplanetario (IPM) y el viento solar también son problemas. ② debido a que el medio en realidad no es uniforme, esto da como resultado ligeras diferencias a lo largo de la nave espacial, que, dadas las décadas, pueden ralentizar el giro y alterar el ángulo. Teniendo en cuenta que el IPM incluye trozos de polvo e incluso pequeños guijarros, y las velocidades de Pioneer hacen un impacto de guijarros comparable al impacto de un arma de fuego de pequeño calibre, uno en el lugar correcto podría hacer que la nave espacial se tambaleara fuera de comunicación.
En realidad, no se conoce la causa exacta de la falla del Pioneer 11, pero se presume que es una falla de energía (ya que la telemetría mostró una disminución de la potencia en una curva de caída), posiblemente junto con un evento de impacto y/o un cortocircuito. Si se desviara del eje, aún podría estar transmitiendo, pero tendría tierra fuera del lóbulo de transmisión de la antena. La hipótesis del eje derribado no es probable, ya que la ubicación todavía está en el curso previsto.
La expectativa de que Pioneer 10 continúe degradándose en el consumo de energía contribuyó a las explicaciones públicas de la terminación de la misión Pioneer 10, tanto como el gasto del tiempo de antena de 65m, 100m y Arecibo, y la capacidad de gastar ese dinero en misiones que devuelven más datos.
La Voyager, por otro lado, tiene mejores termopares, termopares más jóvenes, más potencia producida, más potencia (18 w)⑤, y aunque solo tiene una ganancia de 48 dB, tiene una mejor frecuencia en cuanto al ruido (~ 8 GHz), sigue siendo enviando datos útiles desde los instrumentos, y tenía un excedente de energía mucho mayor en el lanzamiento.
Las pérdidas de energía de la Voyager han sido una curva menos profunda que el programa pionero; más de la energía inicial disponible todavía está disponible. Además, el poder original era mucho mayor.
La instrumentación de la Voyager incluyó varios experimentos más que no son útiles en la misión extendida; se pueden apagar sin pérdida de ganancia de datos. Esto permite utilizar más potencia disponible en las que son relevantes.
Las misiones Voyager, tal como se concibieron originalmente, también incluyeron un período operativo más largo: se esperaba más de 10 años, en comparación con los 2 años de Pioneer.
Referencias
① http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=1972-012A
② http://arxiv.org/pdf/1307.0537.pdf
③ http://nineplanets.org/spacecraft. html
④ http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19900009039.pdf
⑤ http://www.uhf-satcom.com/misc/datasheet/dh2va.pdf
⑥ http: //voyager.jpl.nasa.gov/spacecraft/spacecraftlife.html
La comunicación interplanetaria depende principalmente de la intensidad de la señal (para la transmisión) y el tamaño de la antena (para la recepción).
Los pioneros usan una antena de 9 pies y un transmisor de 8 vatios. Los Voyagers usan una antena de 12 pies y un transmisor de 20 vatios, lo que permite recibir una señal sustancialmente más fuerte en la Tierra.
Además de un mejor transmisor, los Voyagers tienen mejores reservas de energía: sus RTG suministraron 470 W en el lanzamiento, mientras que los Pioneer RTG suministraron 160 W en el lanzamiento. Por lo tanto, los RTG Voyager tardarán mucho más en decaer hasta el punto en que no puedan alimentar la nave espacial.
La NASA parece pensar que la descomposición de RTG es la razón principal por la que ya no podemos recibir Pioneer 10:
Pioneer 10 realizó valiosas investigaciones científicas en las regiones exteriores de nuestro sistema solar hasta el final de su misión científica el 31 de marzo de 1997. El DSN siguió rastreando la débil señal de Pioneer 10 como parte de un estudio de concepto avanzado de tecnología de comunicación en apoyo de la futura misión de la sonda interestelar de la NASA. La fuente de alimentación de Pioneer 10 finalmente se degradó hasta el punto en que la señal a la Tierra cayó por debajo del umbral de detección en 2003.
No estamos seguros del destino de Pioneer 11 :
La Misión Pioneer 11 terminó el 30 de septiembre de 1995, cuando se recibió la última transmisión de la nave espacial. No ha habido comunicaciones con Pioneer 11 desde entonces. El movimiento de la Tierra lo ha llevado fuera de la vista de la antena de la nave espacial. La nave espacial no se puede maniobrar para apuntar hacia la Tierra. No se sabe si la nave espacial todavía está transmitiendo una señal.
Hobbes
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