Gibt es eine Möglichkeit, Pioneer 10, 11 und Voyager 1, 2 zu finden und zu verfolgen?

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Die Raumsonden Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 und Voyager 2 sind die ersten künstlichen Geräte, die unserem Sonnensystem entkommen sind.

Das Hauptproblem, mit dem sie konfrontiert sind, ist der Mangel an Energiequelle in ihnen.

Sie sind also nicht in der Lage, die Erde richtig zu kontaktieren....

Gibt es eine Möglichkeit, diese Sonden mit einer der neuesten Technologien zu finden oder zu verfolgen?

Interessante Frage! Es brachte einige interessante Antworten hervor, an die ich auch nie gedacht hätte! Eine verwandte Frage .
Ich habe eine verwandte Frage zu Voyager-Signalen gestellt, die von 2012-2013 aus dem interstellaren Raum empfangen wurden: space.stackexchange.com/questions/30450/…

Antworten (4)

Voyager sind immer noch aktiv , und obwohl sie nicht über die erforderliche Energie verfügen, um die gesamte wissenschaftliche Ausrüstung an Bord zu betreiben, und einige davon inzwischen nicht mehr funktionieren, übertragen sie immer noch Telemetriedatenströme zur Erde, die vom 70-Meter- Gerät der NASA JPL aufgenommen werden Antenne in Goldstone, Kalifornien, Teil des Deep Space Network . Zitat aus Wikipedia zum Voyager-Programm :

Die beiden Voyager-Raumfahrzeuge arbeiten weiterhin, mit einem gewissen Verlust an Subsystem-Redundanz, behalten aber die Fähigkeit bei, wissenschaftliche Daten von einem vollständigen Satz von wissenschaftlichen Instrumenten der Voyager Interstellar Mission (VIM) zurückzugeben.

Beide Raumfahrzeuge verfügen außerdem über ausreichend elektrische Energie und Treibmittel zur Lagekontrolle, um den Betrieb bis etwa 2025 fortzusetzen, danach ist möglicherweise keine elektrische Energie mehr verfügbar, um den Betrieb wissenschaftlicher Instrumente zu unterstützen. Zu diesem Zeitpunkt werden die Rückgabe wissenschaftlicher Daten und der Betrieb von Raumfahrzeugen eingestellt.

Pioneer-Sonden senden jedoch nichts mehr. Nun, das könnten sie sein, aber ihr Signal ist in der Entfernung zur Erde, in der sie sich befinden (derzeit ist Pioneer 10 ungefähr 110 AE und Pioneer 11 ungefähr 89 AE entfernt) und aufgrund der Verschlechterung der Thermoelementverbindungen in ihren RTGs zu schwach , erzeugen sie nicht genug Strom, um ihre Transceiver zu betreiben, und ihre Signale werden selbst von den stärksten Funkantennen empfangen. Laut NASA wurde das letzte, sehr schwache Signal von Pioneer 10 am 22. Januar 2003 empfangen, und das letzte Mal, dass ein Pioneer 10-Kontakt Telemetriedaten zurückgab, war der 27. April 2002. Für Pioneer 11 schätzte die NASA, dass sein Sender vollständig verstummen wird irgendwann Ende 1996 und am 29. September 1995gaben bekannt, dass sie den Betrieb von Pioneer 11 beenden .

Bevor die Pioneer-Sonden bei uns völlig verstummten, verwendete SETI Pioneer 10 als Testziel während ihres Phoenix-Projekts , das als gutes Annäherungsziel für ein ETI-Signal diente . Das Problem beim Erkennen von Pioneer-Sonden ist jetzt ihre Entfernung und die Leistung ihrer Übertragungen, wenn sie überhaupt noch senden (wahrscheinlich nicht, und ihre RTG-Thermoelementübergänge verschlechterten sich über die Bereitstellung der erforderlichen Leistung, um inzwischen irgendetwas zu übertragen). Selbst wenn man sich viel näher an die Sonden heranbewegt und hineinhört, würde dies wahrscheinlich nicht zum Erfolg führen.

Beispielsweise beträgt die erforderliche Sendeleistung für omnidirektionale Übertragungen bei 120 AE 1,6 kW unter Verwendung isotroper EIRP - Antennen, was den Erfassungsbereich einer Empfängerantenne mit kreisförmiger Apertur von 305 Metern Durchmesser definiert, ähnlich dem Arecibo-Radioteleskop . Pioneer-Sonden verwendeten natürlich gerichtete Parabolantennen mit hoher Verstärkung und einem Durchmesser von 2,74 Metern, sodass die erforderliche Gesamtleistung viel geringer wäre, aber ihre 8-W-Ausgangsleistung würde einfach nicht ausreichen, damit die sehr schwachen Signale nicht im Hintergrund verloren gehen Lärm.

Natürlich wäre auch eine direkte optische Abbildung von der Erde oder ihrer Umgebung unmöglich, da das Hubble-Weltraumteleskop (HST) Pluto mit ungefähr 16 x 16 Pixeln auflöst , und all diese Sonden sind viel weiter von uns entfernt als Pluto und natürlich Pluto ist ein Zwergplanet, das ist ein um Größenordnungen größeres Abbildungsziel.

Wir können Pioneer 10 oder 11 derzeit nicht verfolgen.

Jemand im XKCD-Forum hat berechnet, wie viel Strahlung die Voyager-Sonden neben ihrer Funkübertragung abgeben. Die von ihnen abgegebene Wärme wird als Infrarotlicht abgegeben:

Wir haben eine Energiequelle von 420 W bei 1,78 × 10 10 km, was eine Helligkeit von 1 × 10 -19 Wm -2 oder eine scheinbare Helligkeit von 28 ergibt. Das ist gerade noch sichtbar für ein großes bodengestütztes Teleskop ... .

Beachten Sie, dass die Strahlung, über die wir sprechen, in den Infrarotfrequenzen liegen würde, nicht im sichtbaren Licht. Dennoch ist eine scheinbare Helligkeit von 30 ungefähr die Grenze für die größten bodengestützten IR-Teleskope.

Dies schmälert jedoch die Winkelauflösung eines Teleskops. Die Pioneers und Voyagers sind viel zu klein, um aufgelöst zu werden. Hier ist zum Beispiel ein Hubble-Bild von Pluto und seinen Monden . Pluto hat einen Durchmesser von nur wenigen Pixeln:
Hubble-Bild von Pluto und seinen Monden

Eine Raumsonde in dieser Entfernung würde also nur einen Bruchteil eines Pixels ausfüllen. Hier ist ein Spitzer-IR-Bild eines Zwergplaneten :
Spitzer-Aufnahme eines Zwergplaneten
Ich vermute, eine Raumsonde würde im Rauschen untergehen.

Sieht so aus, als könnte das Janes-Webb-Teleskop das trennen, obwohl es wirklich schwierig wäre, Zeit zugewiesen zu bekommen. jwst.nasa.gov/content/forScientists/…

„Aktuelle“ Positionsdaten:

Raumsonde Voyager 1, Ephemeride für Freitag, 7. Februar 2014, 02:13 UTC Rektaszension: 17:11:54 Uhr Deklination: +12° 01' 12” (J2000) [HMS|00:00:00|Dez] Entfernung von der Sonne: 18.968,76 Millionen Km Entfernung von der Erde: 19.024,36 Millionen Km Magnitude: NA Konstellation: Oph

Raumsonde Voyager 2, Ephemeride für Freitag, 7. Februar 2014, 02:13 UTC Rektaszension: 20:00:03 Uhr Deklination: -55° 56' 58” (J2000) [HMS|00:00:00|Dez] Entfernung von der Sonne: 15.555,76 Millionen km Entfernung von der Erde: 15.662,57 Millionen km Magnitude: NA Konstellation: Tel

Raumsonde Pioneer 11, Ephemeride für Freitag, 7. Februar 2014, 02:13 UTC Rektaszension: 18:49:45 Uhr Deklination: -08° 48' 07” (J2000) [HMS|00:00:00|Dez] Entfernung von der Sonne: 13.202,88 Millionen Km Entfernung von der Erde: 13.319,30 Millionen Km Magnitude: NA Konstellation: Sct

Da sie (1) von radiothermischen Generatoren angetrieben werden, (2) daher über der Hintergrundtemperatur liegen und (3) sich auf bekannten Flugbahnen befinden, sind sie ziemlich einfach zu verfolgen. Ein Orbital-Infrarotteleskop sollte sie ziemlich leicht finden können. Sie sind ein kleines warmes Objekt auf einem bekannten Kurs.

Verweise

Stellen Sie sich vor, wir verwenden das Beste, was wir haben (Hubble?) bei einer Auflösung von 0,05 Bogensekunden (was bedeutet, dass dies das kleinste Objekt ist, das über dem Hintergrundrauschen erkannt werden kann) ... bei P10 von ungefähr 120 AE, wobei der aktuelle Radius von Hubble bei 0,05 Bogensekunden abgebildet wird , beträgt ungefähr 4500 km. Offensichtlich ist Pioneer 10 viel kleiner. Eine andere Perspektive, Hubble kann die Mondlander auf der Mondoberfläche nicht sehen, hier ist ein Artikel, der das behandelt ... http://hubblesite.org/explore_astronomy/hubbles_universe_unfiltered/blogs/angular-resolution-and-what-hubble-cant -sehen

Bist du dir mit deinen Berechnungen mit 0,05 Bogensekunden sicher? Ihr Ergebnis scheint um einen Faktor von etwa einer Million falsch zu sein. Du multiplizierst einfach 120 AU mit 0,05, um 6 AU zu erhalten. Wenn die Auflösung von Hubble so schlecht wäre, wie Sie berechnet haben, wäre es nutzlos.