Kann die Voyager weiterhin ihre Triebwerke verwenden, um Gefahren zu vermeiden?

Voyager 2 hat seine Reise vor etwa 37 Jahren begonnen, also müssen alle Gase aufgebraucht sein, aber es bewegt sich immer noch mit einer Geschwindigkeit von 15 km/s. Ich kann sagen, dass dies daran liegen könnte, dass keine Gegenkraft die Geschwindigkeit verlangsamt. Aber wenn ihm Weltraumschrott in den Weg kommt oder eines der außerplanetarischen Objekte ihm in den Weg kommt oder ihm zu nahe kommt, wie wird das dann seinen Weg ändern?

Ich denke, der einzige Weg, die Richtung zu ändern, sind Gase; sind noch Gase vorhanden?

"Weltraumschrott kommt auf seinen Weg ... wie ändert er dann seinen Weg?" Indem man damit kollidiert. Die Leute, die sie gebaut haben, hatten die größte Angst vor Dingen wie Neptuns Ringen, entschieden aber, dass es ein akzeptables Risiko war (nicht auf etwas zu stoßen, worüber es sich lohnt, sich Sorgen zu machen). Es wurden keine Anstrengungen unternommen, um mögliche Kollisionen zu erkennen oder zu vermeiden.
@AndrewThompson, denkst du also, es wird keinen Schaden geben, wenn es mit Weltraumschrott kollidiert?
Natürlich gibt es Schäden, wenn es kollidiert, und auch eine Änderung des Impulses / Vektors.
@AndrewThompson Es wird viel Zeit geben, dass Voayger seinen Weg geändert haben muss
@SpringLearner - Im Weltraum gibt es fast nichts, womit die Voyager kollidieren könnte. Sollte es zu einer Kollision mit nur einem winzigen Fragment kommen, wäre dies wahrscheinlich katastrophal für das Raumschiff, daher ist dies wahrscheinlich nicht passiert. Angesichts der Geschwindigkeit, mit der sich die Voyager bewegt, wäre es praktisch unmöglich, eine Kollision zu vermeiden, die Gefahr würde Sekundenbruchteile vor dem Aufprall sichtbar.
Es ist vielleicht erwähnenswert, dass das Massenbudget für eine Mission wie diese knapper ist als ... (nun, ich hatte eine grobe Redewendung im Sinn, die mein Schwiegervater verwendet, aber sie ist nicht für höfliche Gesellschaft geeignet) ... eine sehr knappe Sache. Wenn ein Kilogramm übrig geblieben wäre, wäre es nicht für ein Kollisionswarnsystem verwendet worden (das man sowieso nicht in ein Kilogramm hätte hineinkonstruieren können), sondern für ein anderes nützliches Instrument.
Angenommen, die Voyager trifft etwas von der Größe einer Kugel vom Kaliber 50. (Eine 50-Kaliber-Kugel kann große Löcher in Autos reißen.) Die Geschwindigkeit der Voyager ist mehr als das 15-fache der Mündungsgeschwindigkeit einer 50-Kaliber-Kugel. Da die Energie proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist, würde diese Kollision das Fahrzeug auslöschen. Selbst etwas von der Größe eines Sandkorns würde erheblichen Schaden anrichten. Eine andere Sache, an die man sich erinnern sollte: So weit von der Sonne entfernt ist es sehr, sehr, sehr dunkel. Selbst wenn die Sensoren des Fahrzeugs eingeschaltet waren, konnte das Fahrzeug die drohende Gefahr nicht sehen.
Übrigens, wenn die Voyager eine Möglichkeit hätte, eine Bedrohung früh genug zu erkennen, würde sogar ein winziges RCS-Übersetzungsmanöver ausreichen, um der Gefahr "auszuweichen", und das RCS wäre durchaus in der Lage, dies auszuführen. Sie müssen nicht anhalten, sondern geben Sie einfach eine kollisionsfreie Flugbahn ein, die in dem weiten Raum einfach ist. Das Problem ist die Erkennung - damit das Manöver winzig ist, müsste es eine gute halbe Minute im Voraus durchgeführt werden. Bei 15 km/s - erkennen Sie ein Sandkorn aus 450 km Entfernung!

Antworten (5)

Aber wenn Weltraumschrott auf den Weg kommt oder eines der außerirdischen Objekte auf den Weg kommt, wie ändert es dann seinen Weg?

Voyager 2 wird nicht nur seinen Pfad nicht ändern, es kann seinen Pfad nicht ändern.

Angenommen, Sie lassen Ihr Mobiltelefon von der Spitze eines hohen Gebäudes fallen. Dein Handy wird herunterfallen und hart auf dem Boden aufschlagen. Ihr Mobiltelefon hat keine Sensoren, um die Gefahr zu erkennen, keine Effektoren, um die Gefahr zu vermeiden, und keine Gefahrenvermeidungssoftware, um einen Plan zu entwickeln, der diese nicht vorhandenen Effektoren verwendet, um die Gefahr zu vermeiden.

Nehmen wir nun an, eines dieser Voyager-Raumschiffe befindet sich auf einer Kollisionsbahn mit einem Oort-Wolkenobjekt. So wie Ihr Handy hart auf dem Boden aufschlägt, wird auch das Voyager-Raumschiff dieses Objekt treffen. Das Voyager-Raumschiff kann nicht feststellen, dass es sich auf Kollisionskurs befindet, weil die Kameras, die all diese schönen Bilder aufgenommen haben, vor langer Zeit ausgeschaltet wurden. Selbst wenn die Raumfahrzeuge die bevorstehende Kollision sehen könnten, haben die Raumfahrzeuge so wenig Treibstoff in sich, dass nichts getan werden könnte, um diese Kollision zu vermeiden. Schließlich, selbst wenn das Raumschiff immer noch angetriebene Sensoren hatte, um die Kollision zu erkennen, und angetriebene Effektoren, um die Kollision zu vermeiden, könnte es diese Kollision immer noch nicht vermeiden (ohne Hilfe von der Erde), weil die Computer auf diesen Raumfahrzeugen und die Software auf diesen Computern es sind äußerst primitiv.

Also ist Voyager jetzt auf Selbstmordmission?
Nicht wirklich. Sie befinden sich stattdessen auf einer End-of-Life-Mission. Die Wahrscheinlichkeit einer Kollision in den nächsten mehreren tausend Jahren ist nahe Null. Die Wahrscheinlichkeit, dass ihnen das winzige bisschen Treibstoff, den sie noch in sich haben (dieser Treibstoff wird nur zur Lageregelung verwendet), in den nächsten zwanzig Jahren ausgeht, beträgt 100 %. Die Wahrscheinlichkeit, dass ihnen in den nächsten zehn Jahren oder so die geringe Energie in den RTGs ausgeht, liegt bei 100 %. Die Fahrzeuge sterben, lange bevor sie mit etwas kollidieren.
Nitpick: Beschleunigungsmesser (die Stürze erkennen können) sind heutzutage in Mobiltelefonen weit verbreitet.
@SpringLearner Praktisch alle Raumfahrzeuge sind Einwegmissionen. Sie werden da draußen im Weltraum auf die eine oder andere Weise sterben.
@AndrewMedico Voyager, und das Handy mit Endgeschwindigkeit würde auf einem Beschleuniger 0 anzeigen, da sie nicht mehr beschleunigen.
@asawyer: Es liest nicht 0, wenn es auf Ihrem Schreibtisch sitzt. Es liest "1g", nach unten ausgerichtet.
@Ben - Es liest 1g, nach oben ausgerichtet . Beschleunigungsmesser nehmen die Schwerkraft nicht wahr. Sie spüren alles außer der Schwerkraft, und im Falle eines Mobiltelefons, das auf Ihrem Schreibtisch liegt, erkennt das Mobiltelefon die nach oben gerichtete Normalkraft, die vom Schreibtisch auf das Mobiltelefon ausgeübt wird.
@David: Entweder die Konvention, die Kraft des MEMS-Gehäuses auf der Leiterplatte oder die Kraft der Leiterplatte auf dem MEMS-Gehäuse, ist vollkommen selbstkonsistent.
@AndrewMedico Nitpick: Beschleunigungsmesser (die Stürze erkennen können) sind in Mobiltelefonen weit verbreitet, warum Sie das gesagt haben und wie hilfreich es für diese Frage ist
@SpringLearner Andrew weist auf ein kleines Problem in der Analogie hin, die David gemacht hat. Your cellphone has no sensors to detect the hazardist in vielen Fällen ungenau, da Telefone heutzutage in der Regel Beschleunigungsmesser haben. Es ist ein Nitpick, weil es das nicht wirklich tut, weil es sich auf ein Detail konzentriert, das nicht so wichtig ist - die Analogie funktioniert immer noch.
@ thegrinner Nee. Das Telefon erkennt den Übergang vom Nicht-Fallen zum Fallen, aber es erkennt nicht die bevorstehende Kollision. Wohlgemerkt, der Ingenieur hat möglicherweise die Annahme Fall=Kollision eingebaut, wie sie es für Laptop-Festplatten tun (die ihre Köpfe im Falle einer starken Beschleunigung parken), aber das ist eine fundierte Vermutung, kein Kollisionswarnsystem (was ist schwer ).
@thegrinner aber wie hängt das handy mit meiner frage zusammen?
Nur die Analogie, dass das Handy keine Sensoren hat, um zu erkennen, wo die Kollisionsgefahr ist, wie weit entfernt, auf welchem ​​Vektor (in welche Richtung bewegt man sich, um ihr auszuweichen? Beschleunigen? Verzögern? Links? Rechts?). Ebenso hat die Voyager keine Sensoren, die ihr mitteilen, womit sie auf Kollisionskurs ist, wie schnell sich dieses Objekt bewegt, entlang welchem ​​Vektor usw.
@DavidHammen Sie haben ganz recht in dem Sinne, dass Sie meinen, wenn Sie sagen "Beschleunigungsmesser spüren keine Schwerkraft". Als Geometer, der sich für Dinge wie die Allgemeine Relativitätstheorie interessiert, muss ich mich jedoch mit dieser Art, Dinge auszudrücken, auseinandersetzen (ich mache diesen scheinbar pedantischen Kommentar nur, weil Ihre Antworten ausgezeichnet sind und Sie daher wie jemand erscheinen, der an Wissen interessiert ist; wenn Ihre Antworten waren Mist, ich sollte mich nicht darum kümmern): Beschleunigungsmesser spüren eine Abweichung vom lokal mitbewegten Freifallrahmen; Sie spüren, "wie weit" ihr Weg durch die Raumzeit sich von der geodätischen Raumzeit unterscheidet.
@DavidHammen ... das ist tangential zu ihrem Weg. Somit folgt der lokal mitbewegte Freifallrahmen zu Ihrem Mobiltelefon auf Ihrem Schreibtisch einer geodätischen Raumzeit-"Beschleunigung" (relativ zum Mobiltelefon) in Richtung des Erdmittelpunkts, während der Tisch das Mobiltelefon hochhält. Der Beschleunigungssensor registriert also "g Abweichung nach oben". Im freien Fall folgt das Handy der lokal mitbewegten Geodäte, und so sagt sein Beschleunigungsmesser "keine Abweichung". In diesem Sinne sagt Ihnen der Beschleunigungsmesser ziemlich tiefe Dinge über seine Beziehung zur umgebenden Raumzeitgeometrie ...
@DavidHammen ... der Beschleunigungsmesser erfasst genau die Schwerkraft (dh lokale Geometrie). Der bescheidene Beschleunigungsmesser, insbesondere als Gedankenexperiment, ist eine grundlegendste und wirkungsvollste Art, über GR nachzudenken: Sie können viel über GR herausfinden, indem Sie sich einfach fragen: „Wie würde sich eine kleine Masse auf einer Feder auf so und so verhalten Ein Weg?". Unterschätzen Sie niemals, was der bescheidene Beschleunigungsmesser Sie über Schwerkraft und GR lehren kann!
@WetSavannaAnimalakaRodVance - Mein Handy hat keine Beschleunigungsmesser. Beschleunigungsmesser messen die Beschleunigung relativ zu einem lokalen sich mitbewegenden frei fallenden Rahmen. Dieser Rahmen selbst ist dank Einsteins Äquivalenzprinzip lokal nicht sinnvoll. Ein Mobiltelefon, das von einem Gebäude abgeworfen wird, einen Planeten umkreist oder im tiefsten Weltraum schwebt, weit entfernt von einem Gravitationskörper: Sie alle melden eine Nullbeschleunigung. Ohne eine nicht lokale Messung (z. B. ein Foto) kann nicht unterschieden werden, welcher Fall welcher ist.
Ganz zu schweigen davon, dass Sie, um ein Objekt mit einem Durchmesser von etwa 1 km zu vermeiden, ziemlich früh mit einem Korrekturbrand beginnen müssen, um es mit minimalem Delta-V zu vermeiden. Wenn Sie die "Kameras" der VIA-Voyager sehen könnten (selbst wenn sie eingeschaltet waren), wäre es wahrscheinlich zu spät, um sich ohne größere Treibmittelanforderungen wesentlich anzupassen.

Der Weltraum ist fast vollständig leer. Es ist äußerst unwahrscheinlich, dass die Voyager-Sonden mit irgendetwas kollidieren (wie hier demonstriert: Was ist die Möglichkeit, dass Voyager 1/2 mit im Weltraum vorhandener Materie (Asteroiden oder Planetoiden) kollidiert? ) Größer als ein Staubkorn. Wenn sie mit 15 km/s mit irgendetwas kollidierten, wäre es ihre geringste Sorge, sie zu verlangsamen.

Sie haben noch etwas Hydrazintreibstoff übrig, mit dem sie ihre Orientierung (Haltung) kontrollieren. http://www.space.com/11527-nasa-voyager-spacecraft-leave-solar-system.html

Hydrazin ist übrigens kein Gas, sondern eine Flüssigkeit. Die Sondentriebwerke spalten das Hydrazin katalytisch, um Schubgase zu erzeugen.

Danke für die Antwort, +1. Gibt es keine Möglichkeit, mit verwaisten Felsen, Meteoren, Kometen oder irgendetwas zu kollidieren?
@MichaelKjörling Danke für den Link, eine Kollision mit dem Staub wird nicht zu sehr verlangsamen, aber es wird sicherlich das Fahrzeug beschädigen, oder?
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Als die Voyager 1977 eine glänzende neue Sonde war (oder Pioneer, Apollo oder wirklich alles andere, was wir über die erdnahe Umlaufbahn hinaus geschickt haben), hatte sie nicht die Fähigkeit, Gefahren zu vermeiden. Seine Flugbahn war in dem Moment mehr oder weniger festgelegt, als der Titan-Booster ihn losbrach.

Der Treibstoff, den es trug, war für Kurskorrekturen – sanfte Stupser, um Jupiter im genau richtigen Winkel zu passieren, um in ein paar Jahren zu Saturn zu gelangen. Ja, wir könnten Jupiter als eine Gefahr betrachten, die er vermieden hat, aber mondgroße und größere Gefahren sind sehr vorhersehbar – das Titan-Profil berücksichtigte all dies.

Echte Gefahren, die ohne Planung auftauchen, fallen in die Kategorien „Staubflecken“ und „Felsen und größer“. Wir haben selbst heute nichts, um Staubkörner zu erkennen, die mit Raumfahrzeuggeschwindigkeit auf uns zukommen, und Felsen müssten ziemlich groß sein, um sie 24+ Stunden vor der Kollision zu bemerken. Sie brauchen so viel Zeit, um Sensordaten zu sammeln, sie zur Erde zurückzubringen, sie zu analysieren, eine Kollision vorherzusagen, ein Manöver zu programmieren, um die Kollision zu vermeiden, sie an das Raumschiff zu senden und die Triebwerke abzufeuern, um sie aus dem Weg zu räumen. Sie können dies ohne ziemlich große Kraftstoffreserven nicht just-in-time tun, aber wenn Sie es weit genug sehen, brauchen Sie nur 1 Newton in die richtige Richtung, um es zu vermeiden.

Jedes Raumschiff wird von Staub getroffen. Wenn es ein großes Partikel (z. B. 1 mm) in etwas Kritisches bringt, ist diese Komponente tot. 1 Gramm bei LEO-Geschwindigkeit erzeugt beim Aufprall 22.000 Joule – das ist mehr als eine 0,50-BMG-Runde aus nächster Nähe, und diese Runde kann einen LKW-Motor in zwei Hälften spalten. Steigt bei Voyager-Geschwindigkeit auf 144.000 Joule. Das ist eine 30-mm-Kanonenpatrone.

Wenn es von einem unmöglich zu sehenden, apfelgroßen Objekt getroffen wird, ist es Weltraumschrott.

gute Erklärungen +1
Und wenn es doch getroffen wird, haben wir natürlich keine Ahnung, was genau passiert ist. Höchstwahrscheinlich würde es plötzlich aufhören zu senden.

Wir sollten auch zwei Dinge berücksichtigen: Erstens ist der Computer auf den Voyager-Sonden ein uraltes, CPU-loses System mit einem Haufen Kilobyte Kernspeicher (eigentlich Blattspeicher, eine Art Kernspeicher) und der Verarbeitungsgeschwindigkeit eines 8- bisschen Heimcomputer. Es wäre nicht in der Lage, autonom zu reagieren. Zweitens beträgt die Entfernung zur Erde ein paar Lichtstunden, was bedeutet, dass wir, selbst wenn die Kameras eingeschaltet wären, jedes Objekt Stunden sehen würden, nachdem die Sonde es gesehen hat. Ein Befehl, dem Objekt auszuweichen, würde dann die gleiche Anzahl von Stunden benötigen, um die Sonde zu erreichen. Da die Baudrate bei diesen Entfernungen sehr niedrig ist, kann die Sonde außerdem Bilder mit einer Bildrate von vielleicht einem Bild pro Stunde oder weniger liefern. Jedes Objekt, das damit kollidiert, müsste also groß genug sein, um mindestens einige Stunden vorher gesehen zu werden, sonst hätte die Sonde keine Zeit, das Bild zu übertragen. Gewonnen'

Ja, die Voyager können immer noch ihre Triebwerke verwenden , und sie tun dies regelmäßig, um ihre High-Gain-Antennen auf die Erde gerichtet zu halten.

Diese Triebwerke sind jedoch zu klein, um die große Kurskorrektur zu liefern, die erforderlich wäre, um kurzfristig einem großen Objekt auszuweichen. Sie können einem Planetoiden möglicherweise ausweichen, wenn er einige Monate im Voraus vom Boden aus entdeckt wird, denn dann kann das Team dem Raumschiff befehlen, eine kleine Kurskorrektur vorzunehmen, die ausreicht, um den Planeten einige Monate später zu umgehen.

Kann die Voyager weiterhin ihre Triebwerke verwenden, um Gefahren zu vermeiden?
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