¿Y si las Voyager hubieran permanecido dentro del plano de la eclíptica?

La nave espacial Voyager casi no tenía capacidades de propulsión. Fueron lanzados en una trayectoria de "Gran Tour" que utilizaría la asistencia de la gravedad para proporcionar encuentros con Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y, opcionalmente, Plutón. Para seguir esta trayectoria, la ruta que la nave espacial puede tomar más allá de cada planeta está muy restringida.

Principales diferencias de mantener ambas naves espaciales en el plano de la eclíptica:

1. Menos datos de un sobrevuelo de Titán. La NASA seleccionó una ruta de sobrevuelo para Titán que llevaría a la Voyager 1 cerca del polo sur de la luna y a través de su sombra. Ambos aumentaron en gran medida la cantidad de datos atmosféricos que se podían recopilar, pero la asistencia gravitatoria resultante necesariamente le dio a la Voyager 1 una velocidad fuera del plano mucho más allá de lo que sus propulsores podían contrarrestar. Un sobrevuelo ecuatorial alternativo habría mantenido a la Voyager 1 en el plano de la eclíptica, pero un encuentro lo suficientemente lejos para evitar perturbar su trayectoria proporcionaría datos limitados, mientras que un encuentro cercano la sacaría de la trayectoria del Gran Tour.

2. Diferentes encuentros lunares en Saturno. El cambio de trayectoria en Titán colocó a la Voyager 1 en un camino diferente a través del sistema de Saturno que el que tomó la Voyager 2, brindando diferentes vistas de las lunas de Saturno, tanto en términos de dirección de visión como en términos de cuáles están cerca.

3. No hay datos polares de un sobrevuelo de Neptuno, y probablemente ningún encuentro con Tritón. La luna de Neptuno, Tritón, está inclinada 60 grados con respecto a la eclíptica. Un encuentro en el plano con él solo puede ocurrir en el nodo ascendente o descendente de su órbita; una alineación entre un nodo y la trayectoria Grand Tour solo ocurre cuatro veces por órbita de Neptuno (164,8 años). Cualquier encuentro con Tritón sacaría a la Voyager 2 de la trayectoria del Gran Tour, por lo que la NASA decidió que el mayor valor científico provendría de pasar a baja altura sobre el polo norte de Neptuno en el camino hacia un encuentro con Tritón.

4. Un posible encuentro con las Nereidas. A diferencia de Tritón, Nereida orbita cerca del plano de la eclíptica. Un sobrevuelo de Neptuno que no intente encontrarse con Tritón podría ser dirigido por Nereid, o al menos pasar más cerca que los 4,7 millones de kilómetros de la Voyager 2. (Los encuentros deliberados con las otras lunas de Neptuno no son posibles: solo Larissa fue descubierta antes del sobrevuelo de la Voyager 2, y su órbita no se conocía en ese momento).

5. Un posible sobrevuelo de Plutón. Si se hubiera quedado en la eclíptica, la Voyager 1 podría haber sido redirigida a Plutón gracias a la asistencia de la gravedad en Saturno. (La Voyager 2 podría haber sido redirigida a Neptuno, pero habría sido un vuelo mucho más largo).

6. Diferentes observaciones del borde del sistema solar. Se cree que el choque de terminación, la heliovaina y otras características del límite del sistema solar varían con la latitud solar. Los encuentros casi ecuatoriales serían diferentes de los encuentros en latitudes altas y, según los modelos más populares, tendrían lugar significativamente más tarde.

Diferencias en los datos resultantes:

• sin sobrevuelo cercano de Tritón para la Voyager 2, diferencias en las lunas que se pudieron observar durante el encuentro con Neptuno
• sin sobrevuelo cercano de Titán para la Voyager 1, diferencias en las lunas que se pudieron observar durante el encuentro con Saturno
• posiblemente un sobrevuelo de Plutón para la Voyager 1
• probablemente algunas diferencias en el momento del encuentro con la heliovaina (la heliovaina no es esférica AFAIK, por lo que cruzar a la heliovaina podría ser tarde o temprano)

Para obtener más antecedentes y detalles sobre las decisiones de la Voyager, consulte esta respuesta a ¿Por qué la Pioneer 11 no visitó Urano/Neptuno y la Voyager 1 no visitó Plutón?

Diferencias en la gestión de misiones: no se me ocurre ninguna.

Tomando los números de julio de 2016 que usé para hacer la trama en la pregunta, la Voyager 1 estaba a 149 UA de distancia del sol en el plano ($\sqrt{x^2+y^2}$) y a +108 AU fuera del plano ($z$). Para Voyager 2 son 114 y -100 AU respectivamente.

Eso significa que, visto desde la vecindad del Sol, incluida la Tierra, las Voyager 1 y 2 estarán 36 grados por encima de la eclíptica y 41 grados por debajo, respectivamente.

¿Por qué es importante saberlo? Porque las latitudes de las tres ubicaciones de Deep Space Network utilizadas para comunicarse diariamente con los Voyagers son las siguientes: Canberra : -35.4 , Madrid : +40.4 , Goldstone : +35.4

Todavía no he verificado los registros históricos de comunicaciones de DSN para los Voyagers, pero es casi seguro que esto significa que la Voyager 2 habla con Canberra con mayor frecuencia y (probablemente) nunca con Madrid, mientras que la Voyager 1 casi nunca (si alguna vez) habla con Canberra.

Si los dos viajeros estuvieran mucho más cerca del plano de la eclíptica, programar la carga de comandos y la descarga de datos sería mucho más relajado.