¿Puede la Voyager seguir usando sus propulsores para evitar peligros?

La Voyager 2 comenzó su viaje hace unos 37 años, por lo que todos los gases deben haberse agotado, pero aún se mueve a una velocidad de 15 km/s. Puedo decir que esto podría deberse a que no hay una fuerza opuesta para reducir la velocidad. Pero si algunos desechos espaciales se interponen en su camino, o cualquiera de los objetos extraplanetarios se interpone en su camino o se acerca demasiado, ¿cómo cambiará eso su camino?

Creo que la única forma de cambiar la dirección es mediante gases; ¿Hay gases todavía presentes?

"Los desechos espaciales vienen en camino... entonces, ¿cómo cambia su camino?" Al chocar con él. Las personas que los construyeron temían mucho cosas como los anillos de Neptuno, pero decidieron que era un riesgo aceptable (de no golpear nada por lo que valiera la pena preocuparse). No se hizo ningún esfuerzo para detectar o evitar posibles colisiones.
@AndrewThompson, ¿crees que no habrá ningún daño si choca con los desechos espaciales?
Por supuesto, habrá daños si choca, y también un cambio de impulso/vector.
@AndrewThompson Habrá mucho tiempo voayger debe haber cambiado su camino
@SpringLearner: no hay casi nada en el espacio con el que la Voyager pueda chocar. Si ocurriera una colisión incluso con un fragmento diminuto, probablemente sería catastrófico para la nave espacial, por lo que es probable que esto no haya sucedido. Dada la velocidad a la que se mueve la Voyager, evitar una colisión sería prácticamente imposible, el peligro se volvería visible fracciones de segundo antes del impacto.
Tal vez valga la pena señalar que el presupuesto total para una misión como esta es más ajustado que... (bueno, tenía en mente un lenguaje crudo que usa mi suegro, pero no es apropiado para una compañía educada)... una cosa muy apretada de hecho. Si hubiera habido un kilogramo de sobra, no se habría utilizado para un sistema de advertencia de colisión (que de todos modos no se podría haber diseñado en un kilogramo), se habría utilizado para otro instrumento útil .
Supongamos que la Voyager golpea algo del tamaño de una bala calibre 50. (Una bala de 50 cal puede abrir grandes agujeros a través de los automóviles). La velocidad de la Voyager es más de 15 veces la velocidad inicial de una de 50 cal. Dado que la energía es proporcional a la velocidad al cuadrado, esa colisión destruiría el vehículo. Incluso algo del tamaño de un grano de arena haría un daño considerable. Otra cosa para recordar: Está muy, muy, muy oscuro que lejos del sol. Incluso si los sensores del vehículo estuvieran encendidos, el vehículo no podía ver el peligro que estaba a punto de golpearlo.
Por cierto, si la Voyager tuviera una forma de detectar una amenaza lo suficientemente temprano, incluso una maniobra de traducción minúscula del RCS sería suficiente para "esquivar" el peligro, y el RCS sería capaz de realizarla. No necesita detenerse, solo ingrese una trayectoria sin colisión que en el vasto espacio es fácil. El problema es la detección: para que la maniobra sea minúscula, habría que realizarla con medio minuto de antelación. A 15 km/s: ¡detecta un grano de arena a 450 km de distancia!

Respuestas (5)

Pero si algún desecho espacial se interpone en su camino o cualquiera de los objetos planetarios adicionales se interpone en su camino, ¿cómo cambia su trayectoria?

La Voyager 2 no solo no cambiará su ruta, sino que no puede cambiar su ruta.

Suponga que deja caer su teléfono celular desde lo alto de un edificio alto. Su teléfono celular se va a caer y golpear el suelo, fuerte. Su teléfono celular no tiene sensores para detectar el peligro, ni efectores para evitar el peligro, ni software de prevención de peligros para desarrollar un plan que utilice esos efectores inexistentes para evitar el peligro.

Ahora supongamos que una de esas naves espaciales Voyager está en una trayectoria de colisión con algún objeto de la nube de Oort. Así como su teléfono celular va a golpear el suelo con fuerza, la nave espacial Voyager golpeará ese objeto. La nave espacial Voyager no tiene forma de detectar que está en curso de colisión porque las cámaras que tomaron todas esas hermosas imágenes se apagaron hace mucho tiempo. Incluso si la nave espacial pudiera ver la colisión inminente, a la nave espacial le queda tan poco combustible que no se podría hacer nada para evitar esa colisión. Finalmente, incluso si la nave espacial todavía tuviera sensores motorizados para detectar la colisión y efectores motorizados para evitar la colisión, aún no podría evitar esa colisión (sin la ayuda de la Tierra) porque las computadoras en esas naves espaciales y el software en esas computadoras son extremadamente primitivo.

Entonces, ¿ahora la Voyager está en una misión suicida?
Realmente no. En cambio, están en una misión al final de su vida. La probabilidad de una colisión en los próximos miles de años es cercana a cero. La probabilidad de que se les acabe el poco combustible que les queda (este combustible se usa solo para el control de actitud) durante los próximos veinte años es del 100%. La probabilidad de que se queden sin la poca energía que queda en los RTG en los próximos diez años es del 100 %. Los vehículos morirán mucho antes de chocar con algo.
Nitpick: los acelerómetros (que pueden detectar caídas) son bastante comunes en los teléfonos celulares ahora.
@SpringLearner Prácticamente todas las naves espaciales son misiones unidireccionales. Morirán en el espacio de una forma u otra.
@AndrewMedico Voyager, y el teléfono celular a velocidad terminal leería 0 en un acelerador ya que ya no están acelerando.
@asawyer: No lee 0 cuando está en su escritorio. Se lee "1g", orientado hacia abajo.
@Ben: lee 1g, orientado hacia arriba . Los acelerómetros no detectan la gravedad. Sienten todo menos la gravedad, y en el caso de un teléfono celular que se encuentra en su escritorio, el teléfono celular detecta la fuerza normal hacia arriba que ejerce el escritorio sobre el teléfono celular.
@David: Cualquiera de las convenciones, la fuerza del paquete MEMS en la PCB o la fuerza de la PCB en el paquete MEMS, es perfectamente coherente.
@AndrewMedico Nitpick: los acelerómetros (que pueden detectar caídas) son bastante comunes en los teléfonos celulares. Ahora , ¿por qué dijo esto y cómo es útil para esta pregunta?
@SpringLearner Andrew está señalando un problema menor en la analogía que hizo David. Your cellphone has no sensors to detect the hazardes inexacto en muchos casos ya que los teléfonos tienden a tener acelerómetros en estos días. Es un quisquilloso porque en realidad no lo hace porque se centra en un detalle que no importa tanto: la analogía aún funciona.
@thegrinner No. El teléfono detecta la transición de no caerse a caerse, pero no detecta la colisión inminente. Tenga en cuenta que el ingeniero puede haber construido la suposición de caída = colisión como lo hacen con el disco duro de la computadora portátil (que estaciona sus cabezas en caso de una gran aceleración), pero esa es una suposición educada, no un sistema de advertencia de colisión (que es duro ).
@thegrinner, pero ¿cómo se relaciona lo del teléfono celular con mi pregunta?
Solo la analogía de que el teléfono celular no tiene sensores para detectar dónde está el peligro de colisión, qué tan lejos, en qué vector (¿en qué dirección te mueves para salir de su camino? ¿Acelerar? ¿Desacelerar? ¿Izquierda? ¿Derecha?). Del mismo modo, la Voyager no tiene ningún sensor que le indique con qué curso de colisión se encuentra, qué tan rápido se mueve ese objeto, a lo largo de qué vector, etc.
@DavidHammen Tiene toda la razón en el sentido de que quiere decir cuando dice "Los acelerómetros no detectan la gravedad". Sin embargo, como geómetra con intereses en cosas como la Relatividad General, tengo que estar en desacuerdo con esta forma de decir las cosas (solo hago este comentario aparentemente pedante porque tus respuestas son excelentes y por lo tanto pareces alguien que está interesado en el conocimiento; si sus respuestas fueron basura, no debería molestarme): los acelerómetros detectan una desviación del marco de caída libre que se mueve localmente; sienten "cuán lejos" su camino a través del espacio-tiempo es diferente de la geodésica del espacio-tiempo.
@DavidHammen ... eso es tangente a su camino. Por lo tanto, el marco de caída libre que se mueve localmente con su teléfono celular en su escritorio está siguiendo una geodésica de espacio-tiempo "acelerando" (en relación con el teléfono celular) hacia el centro de la Tierra, mientras que la mesa sostiene el teléfono celular. Así que el acelerómetro registra "g desviación hacia arriba". En caída libre, el teléfono celular sigue la geodésica que se mueve localmente, por lo que su acelerómetro dice "sin desviación". En este sentido, que el acelerómetro te está diciendo cosas bastante profundas sobre su relación con la geometría del espacio-tiempo circundante...
@DavidHammen ... el acelerómetro detecta exactamente la gravedad (es decir, la geometría local). El humilde acelerómetro, especialmente como un dispositivo de experimento mental, es una forma muy básica y poderosa de pensar en GR: puede resolver mucho en GR simplemente preguntándose "¿cómo se comportaría una pequeña masa en un resorte en tal y tal ¿un sendero?". ¡Nunca subestimes lo que el humilde acelerómetro puede enseñarte sobre la gravedad y GR!
@WetSavannaAnimalakaRodVance - Mi celular no tiene acelerómetros. Los acelerómetros miden la aceleración en relación con un marco de caída libre de movimiento conjunto local. Ese marco en sí es localmente insensible gracias al principio de equivalencia de Einstein. Un teléfono celular caído de un edificio, orbitando un planeta o flotando en el espacio más profundo lejos de cualquier cuerpo gravitante: todos reportan aceleración cero. Sin una medida no local (por ejemplo, una fotografía), no se puede distinguir qué caso es cuál.
Sin mencionar que para evitar un objeto de aproximadamente 1 km de diámetro, tendría que comenzar una quemadura de corrección bastante temprano para evitarlo con un delta-V mínimo. Si pudiera ver la obstrucción a través de las "cámaras" de los viajeros (incluso si estuvieran encendidas), probablemente sería demasiado tarde para ajustarse significativamente sin requisitos importantes de propulsor.

El espacio está casi completamente vacío. Es extremadamente improbable que las sondas Voyager colisionen con algo (como se demuestra aquí: ¿Cuál es la posibilidad de que la Voyager 1/2 colisione con materia (asteroides o planetoides) presente en el espacio? ) más grande que una mota de polvo. Si chocaran con algo a 15 km/s, reducir su velocidad sería la menor de sus preocupaciones.

Les queda algo de combustible de hidracina, que utilizan para controlar su orientación (actitud). http://www.space.com/11527-nasa-voyager-spacecraft-leave-solar-system.html

La hidracina, por cierto, no es un gas, sino un líquido. Los propulsores de la sonda dividen catalíticamente la hidracina para producir gases para el empuje.

Gracias por la respuesta, +1. ¿No hay posibilidad de colisionar con rocas huérfanas, meteoros, cometas o algo así?
@MichaelKjörling Gracias por el enlace, chocar con el polvo no ralentizará demasiado, pero seguramente dañará el vehículo, ¿no?
SpringLearner: los comentarios en Stack Exchange no son para hacer más preguntas, son principalmente para aclarar publicaciones. SE funciona un poco diferente a los foros en línea. Si tiene nuevas preguntas, por favor hágalas como preguntas.

Cuando la Voyager era una sonda nueva y brillante que acababa de salir en 1977 (o Pioneer, Apollo o cualquier otra cosa que hayamos enviado más allá de la órbita terrestre baja), no tenía la capacidad de evitar peligros. Su trayectoria se fijó más o menos en el momento en que el impulsor Titán lo soltó.

El combustible que llevaba era para las correcciones de rumbo: suaves empujones para pasar a Júpiter en el ángulo justo para llegar a Saturno en unos pocos años. Sí, podríamos considerar a Júpiter como un peligro que evitó, pero los peligros del tamaño de la luna y más grandes son muy predecibles: el perfil de Titán consideró todo eso.

Los verdaderos peligros, los que aparecen sin planificación, vienen en las categorías de "motas de polvo" y "rocas y más grandes". No tenemos nada, incluso hoy, para detectar motas de polvo que se acerquen a nosotros a la velocidad de las naves espaciales y las rocas tendrían que ser bastante grandes para notarlas más de 24 horas antes de la colisión. Necesita tanto tiempo para recopilar datos de sensores, devolverlos a la Tierra, analizarlos, predecir una colisión, programar una maniobra para evitar la colisión, enviarlos a la nave espacial y encender los propulsores para apartarlos del camino. No puede hacer esto justo a tiempo sin grandes reservas de combustible, pero si lo ve lo suficientemente lejos, solo necesita 1 Newton en la dirección correcta para evitarlo.

Cada nave espacial es golpeada por el polvo. Si toma una partícula grande (digamos, 1 mm) en algo crítico, ese componente está muerto. 1 gramo a velocidades LEO produce 22,000 julios en el impacto; esto es más que una ronda de .50BMG a quemarropa, y esa ronda puede dividir el motor de un camión por la mitad. Se eleva a 144.000 julios a la velocidad de la Voyager. Esa es una ronda de cañón de 30 mm.

si es golpeado por un objeto del tamaño de una manzana imposible de ver, es basura espacial.

buenas explicaciones +1
Y, por supuesto, si recibe un golpe, no tendremos idea de qué sucedió exactamente. Lo más probable es que deje de transmitir de repente.

También debemos considerar dos cosas: primero, la computadora en las sondas Voyager es un sistema antiguo, sin CPU, con un montón de kilobytes de memoria central (en realidad, memoria de hoja, un tipo de memoria central) y la velocidad de procesamiento de un 8- bit computadora de casa. Sería incapaz de reaccionar de forma autónoma. En segundo lugar, la distancia a la Tierra es un montón de horas luz, lo que significa que incluso si las cámaras estuvieran encendidas, veríamos cualquier objeto horas después de que la sonda lo viera. Un comando para evitar el objeto tardaría la misma cantidad de horas en llegar a la sonda. Además, como la tasa de baudios a estas distancias es muy baja, la sonda puede entregar imágenes con una tasa de cuadros de quizás una imagen por hora o menos. Por lo tanto, cualquier objeto que chocara con él tendría que ser lo suficientemente grande como para ser visto al menos unas horas antes o la sonda no tendría tiempo de transferir la imagen. Ganó'

Sí, las Voyagers aún pueden usar sus propulsores , y lo hacen regularmente, para mantener sus antenas de alta ganancia apuntando a la Tierra.

Pero estos propulsores son demasiado pequeños para ofrecer la gran corrección de rumbo que sería necesaria para evitar un objeto grande en poco tiempo. Es posible que puedan evitar un planetoide si se detecta desde el suelo con unos meses de anticipación, porque entonces el equipo puede ordenar a la nave espacial que haga una pequeña corrección de rumbo que será suficiente para evitar el planeta unos meses después.

¿Puede la Voyager seguir usando sus propulsores para evitar peligros?
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