Si una Voyager choca contra algo, ¿lo sabríamos?

Una pregunta reciente sobre la viabilidad de usar la Voyager 2 para detectar objetos en la nube de Oort. Las respuestas indican, entre otras cuestiones, que los instrumentos a bordo de las Voyagers probablemente serían insuficientes para realizar dicha detección.

Sin embargo, en teoría existe al menos una forma de detectar objetos sin ningún equipo especializado: la colisión directa. Los Voyagers se mueven muy rápido, por lo que tal colisión probablemente dejaría la nave fuera de servicio.

Me gustaría separar el problema de "detección de colisiones" de los diversos planteados en la otra pregunta, así que en lugar de los objetos de la nube de Oort, supongamos que uno de los Voyagers colisiona con algún objeto previamente no detectado mañana. En ese caso, ¿seríamos capaces de distinguir un accidente de otros posibles fallos?

Creo que una ocultación sería una mejor manera de descubrir un objeto que se cruzó en el camino de una Voyager que un choque. Mi conjetura es que un bloqueo sería indistinguible de otros eventos que podrían resultar en un final abrupto de las comunicaciones. Con una ocultación, podemos adivinar la distancia del objeto en función de aproximaciones de tamaño, utilizando la duración de la pérdida de señal. Por supuesto, tampoco podemos descartar algún tipo de mal funcionamiento del instrumento en ese caso, pero si la pérdida de señal no se repite, es menos probable que sea un mal funcionamiento del instrumento.
Por supuesto, las ocultaciones y los choques son poco probables, dada la gran extensión del espacio.

Respuestas (1)

Lo más probable es que no.

La comunicación de enlace descendente de Voyager (a través de su enlace de radio con la Red de espacio profundo (DSN) de la NASA) no es continua. Puede consultar el cronograma de contactos en este sitio de Voyager . Si todo se ve bien durante un período de contacto de DSN, y luego en el siguiente período de contacto no hay señal en absoluto, hay innumerables causas posibles, que van desde fallas en el sistema de radio o el sistema de control de actitud que apunta la antena a la Tierra, hasta toparse con algo.

Si se topa con algo, ese algo no necesita ser muy grande. La Voyager 1 retrocede a casi 17 km/s, la Voyager 2 a ~15,4 km/s, por lo que una partícula de hielo del tamaño de un BB podría cortar la conexión con la RTG (la batería de radioisótopos que alimenta todo). Si es rocoso o metálico, podría penetrar el aislamiento multicapa que cubre el autobús y hacer un agujero en el tanque de combustible principal... hay múltiples puntos débiles. En cualquier caso, todo lo que sabríamos es que cuando volvimos a intentar contactar con la nave, no oímos nada.

Si, por el contrario, ocurriera algo mientras estábamos en contacto, el perfil de intensidad de la señal de radio daría algunas pistas, aunque no necesariamente definitivas. La mayoría de los modos de falla harían que la señal se extinguiera con bastante lentitud, algunos más rápido, otros más lento. Por ejemplo, la pérdida total del control de actitud haría que se extinguiera muy lentamente, con un perfil bien determinado a medida que la dirección hacia la Tierra se desvía a través del haz principal del HGA y luego hacia los lóbulos laterales. La ruptura catastrófica del tanque propulsor principal (¡ muy improbable!) haría que se extinguiera en decenas de milisegundos, pero no entre bits de datos individuales, a la velocidad de enlace descendente actual de 160 bps .

Hay muy pocos escenarios que interrumpirían el enlace descendente a mitad de bit, y la colisión con algo grande es uno de ellos. Pero hay más de un escenario de pérdida rápida. Un ejemplo podría ser una falla catastrófica del tubo de onda viajera (TWT) del transmisor de banda X, algo así como romper el cable de la bobina helicoidal interna, aunque supongo que lo intentarán más tarde para ver si obtienen una señal de banda S. Una falla de energía que apagó tanto los TWT de banda S como de banda X podría evitar eso. De todos modos, hay eventos que no son de colisión que podrían interrumpir la comunicación a mitad de bit. Son poco probables, pero, de nuevo, también lo es encontrarse con algo grande.

El resultado neto: no lo sabríamos con seguridad.

¿Sabríamos si la trayectoria de la Voyager fue alterada por un cometa significativamente grande? Creo que otra respuesta indicó que el tamaño teórico más grande del cometa era ~ 300 km (o algo por el estilo) si esto perturbaba el camino del viajero, pero no cortaba la conexión por impacto o cualquier otra cosa, ¿podríamos saberlo?
@MagicOctopusUrn ¡Puedes apostar! Tal alteración cambiaría el desplazamiento Doppler en la portadora de la señal de radio, y el seguimiento Doppler de la nave espacial es exquisitamente sensible a eso. ¡Sabríamos en un abrir y cerrar de ojos que algo desvió nuestra trayectoria !
¿Cuál es la desviación significativa más pequeña en la trayectoria que se puede detectar? ¿Estamos hablando de un cambio en la velocidad de alrededor de ~ 0,00001 m/s o algo mucho mayor?
@MagicOctopusUrn Puede que le interese esta pregunta , aunque no sé si responde al cambio mínimo detectable.
@KamilDrakari ahh ... entonces se trata más de la pregunta "¿cuál es la mayor perturbación de la que podríamos recuperarnos?" De lo contrario, una perturbación podría ser equivalente a una colisión porque no puede apuntar hacia la Tierra ni estabilizarse.
@MagicOctopusUrn, si la anomalía de Pioneer es una indicación, deberíamos poder rastrear un cambio medido en partes por millón, o posiblemente partes por mil millones.
Muy amable de parte de la NASA tener una página de Internet para su misión considerando que estas sondas se lanzaron más de cinco años antes de que existiera Internet.
@MagicOctopusUrn De acuerdo con descanso.jpl.nasa.gov/monograph/series1/Descanso1_C03.pdf , el sistema de banda X que usan los Voyagers para el seguimiento de rutina puede medir con una precisión de 30 micrones por segundo, o 3 X 10^-5 m/ s. Dada la tasa de recesión de la Voyager 1, ¡eso es un par de partes en mil millones!