Satélites alrededor de los planetas exteriores que actúan como amplificadores de las señales de los objetos tipo Voyager.

Un problema de la exploración del espacio profundo es que una vez que el objeto (como la Voyager) está muy lejos en el sistema solar, la distancia física es tan grande que la señal que llega a la Tierra es muy débil. Me preguntaba si ha llegado el momento de que los humanos invirtamos en satélites alrededor de los planetas exteriores que podrían actuar como amplificadores para las Voyager remotas y futuras misiones similares a Voyager. Su trabajo sería orbitar alrededor de, digamos, Neptuno y escuchar cualquier señal de estos sistemas más lejanos y retransmitirlos con una señal amplificada a la Tierra. Como respaldo, todos los planetas como Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno o incluso sus numerosas lunas podrían tener dichos satélites. Por lo tanto, cualquier problema en un satélite no será un problema inmediato y no necesitará una solución inmediata.

Mucho más fácil de construir grandes antenas parabólicas y amplificadores de muy bajo ruido en la tierra. Y realmente mucho más barato.
Es muy temprano para algo como esto. Necesitaría una buena cantidad de repetidores en todo el sistema solar. Parece caro una vez que empiezas a sumar lanzadores, personal y repetidores.
Relacionado, pero no duplicado: space.stackexchange.com/questions/23232/…
Es útil tener un repetidor cerca de cada planeta para transmitir información de las sondas que exploran ese planeta y sus lunas. Un par de sondas en órbita hacen esto para los rovers de Marte, por ejemplo, y Gallileo y Cassini transmitieron datos de las sondas que lanzaron.
Para sondas fuera del sistema planetario, como la Voyager, no ayuda mucho. Incluso si Neptuno está en el lado correcto de su órbita, todavía está a menos de la mitad del camino hacia la Voyager, y un plato más grande en la Tierra lo compensa con creces.
¿Cuál es tu pregunta?
Su problema es que se necesitarán muchas más estaciones repetidoras de este tipo que solo "Como respaldo, todos los planetas como Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno o incluso sus numerosas lunas podrían tener tales satélites". Todos los planetas solares cambian constantemente su posición relativa. Para reemplazar una antena enorme y un transmisor muy poderoso en la Tierra, se necesitan muchas estaciones repetidoras en distancias muy cercanas. Una antena DSN tiene aproximadamente 1000 veces la potencia y 10 veces el diámetro que un objeto similar a un viajero.

Respuestas (1)

Hay varios factores que hacen que esto sea difícil:

  1. Tamaño de la antena. La antena parabólica más grande del espacio tiene un diámetro de 10 m ( Spektr-R ). El DSN tiene antenas de 70 m. Un satélite con una antena de 70 m sería muy pesado, tal vez demasiado pesado para llegar al sistema solar exterior. Se necesita mucha energía para llegar a la órbita de Neptuno: las Voyagers son las naves espaciales más pesadas que jamás hayamos enviado, con ~700 kg. Incluso un SLS no puede enviar un satélite de 10 toneladas a donde necesita estos relés.
  2. Mecánica orbital. Si pones un satélite de este tipo en órbita alrededor de Júpiter, seguirá la órbita de 12 años de Júpiter. La mitad del tiempo estará más lejos de la Voyager 1 que nosotros. Así que necesitas 4 de ellos: uno cerca de Júpiter, los otros 3 en órbitas delante o detrás de Júpiter. De hecho, no querrás estar en órbita alrededor de Júpiter, porque Júpiter y sus lunas estarán en el camino (y debido al entorno de radiación). Es mejor poner los 4 en órbitas delanteras/traseras. Y no deberían estar alrededor de Júpiter.
  3. Estas serían importantes misiones interplanetarias por derecho propio. Júpiter está a solo 5 UA de nosotros, las Voyager están a 140 UA. Para marcar la diferencia, los satélites de retransmisión deben estar a mitad de camino, que es el doble de la distancia a Plutón. Tarda 15 años en llegar.
  4. Costo. Un solo satélite cuesta fácilmente $ 250-500 millones, que es más de lo que cuesta una antena DSN de 70 m.
  5. Uso limitado. Solo tenemos unas pocas misiones que podrían usar estos relés: 2 Voyagers y New Horizons. Estos fueron 30 años de diferencia. Hay planes para 2 más: un orbitador de Plutón y una misión interestelar. El costo de la red de antenas tendría que dividirse entre estas misiones. Y New Horizons ha demostrado que las misiones de sobrevuelo pueden funcionar con requisitos de ancho de banda realmente pequeños (1 kbit/s).
  6. Reemplazo regular. Debido a que estas antenas deben apuntar a la Tierra y al satélite y esas direcciones cambian constantemente, el satélite necesita usar propulsores para maniobrar. Eso limita la vida útil del satélite. Cada uno también necesita RTG para obtener energía (lo que también limita la vida útil y hace que la misión sea mucho más costosa, y no producimos suficiente Pu-239 para suministrar todas estas misiones)

Los relevos alrededor de un planeta son otra historia. Para Marte, esto ya se está haciendo. Cada orbitador de Marte es capaz de transmitir señales de cualquiera de las misiones de superficie de Marte. Esto permite que las misiones de superficie sean más pequeñas y livianas (solo necesitan llevar un plato pequeño para comunicarse con un orbitador en lo alto).

Además de los anteriores, al menos dos más. (1) Una antena de 70 m es solo una bonita escultura sin muy poco ruido, enfriada criogénicamente, con frecuencia específica y receptores y amplificadores algo quisquillosos para capturar los datos. El hecho de que se enfríen criogénicamente implica otro consumible en el espacio, un consumible que suele filtrarse a través de su contenedor. Que sean específicos de frecuencia significa que el vehículo necesitará uno para cada frecuencia y un sistema automatizado que los intercambie dentro y fuera. Que sean algo quisquillosos significa que el vehículo necesitará más de uno, para cada frecuencia.
(2) Los sistemas terrestres se someten a una mejora continua. Los amplificadores de bajo ruido basados ​​en Ruby Maser balky que se usaban en las décadas de 1960 y 1970 ya no están, al igual que sus reemplazos, y sus reemplazos están siendo reemplazados ahora. Las cosas en el espacio, por otro lado, tienen mucha electrónica de algunos milenios anteriores. Por ejemplo, las computadoras en el rover y el módulo de aterrizaje que actualmente operan en Marte tienen menos poder de procesamiento y mucha menos memoria que una computadora de escritorio común y corriente de mediados de la década de 1990. La electrónica destinada al uso en el espacio está dos décadas por detrás de la electrónica destinada al uso en tierra.
Satélites alrededor de los planetas exteriores que actúan como amplificadores de las señales de los objetos tipo Voyager.
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