Warum nicht Voyager 3 und 4 schicken, die den von Voyager 1 und 2 eingeschlagenen Wegen folgen, um später Signale erneut zu übertragen, wenn sie von der Erde wegfliegen?

Es ist eine großartige Frage!

Flugbahn

Um ein paar Jahrzehnte mehr aus ihnen herauszuholen, können Sie die Voyagers 3 und 4 irgendwann jetzt starten und mit einem maximal ansteigenden Vorbeiflug von Jupiter auskommen, da Sie Saturn nicht so gut anvisieren würden. Wenn Sie warten müssten, bis sich Jupiter und Saturn wieder mit den Bahnen des ursprünglichen Paares ausrichten, wäre das Warten zu lang.

Ohne Saturn werden Sie jedoch irgendwann wieder zurückfallen, daher ist dies eine Notlösung.

Ich empfehle Ihnen, eine neue Frage zu stellen, wenn Sie eine detaillierte Planung für Raumfahrzeuge wünschen, die die Voyager zu Kommunikationszwecken verfolgen könnten. Da gibt es viele Überlegungen und die Frage müsste genauer definiert werden.

Quelle

Linkbudget

Schauen wir uns das Linkbudget an .

Um eine nützliche Kommunikationsverbindung zu haben, müssen Sie ein Signal empfangen, das mindestens ungefähr die gleiche Stärke wie das lokale thermische Rauschen Ihres Empfängers hat.

Sie berechnen das Verhältnis der Empfangsleistung zur Sendeleistung in Dezibel, indem Sie die Verstärkung der Sende- und Empfangsantenne addieren und dann die Pfaddämpfung abziehen. Mehr dazu erfahren Sie in dieser Antwort auf die Frage Wie berechnet man die Datenrate von Voyager 1?

Um eine für 160 Bit pro Sekunde ausreichende Bandbreite zwischen Voyager 1 und der Erde zu erhalten, benötigen Sie eine 3,66-Meter-Schüssel auf Voyager (48 dBi) und eine 70-Meter-Schüssel auf der Erde (~73 dBi). Selbst dann erhalten Sie ein Signal von etwa -150 dBm (-180 dBW) ($1 \times 10^{-18}$Watt) und Sie benötigen ein mit flüssigem Helium gekühltes Empfänger-Frontend, um es aus dem Rauschen herauszuholen.

Sie können viel mehr über die Kommunikation der Voyager mit der Erde in Artikel 4 der DESCANSO Design and Performance Summary Series lesen ; Voyager Telekommunikation

Siehe auch Warum verwendet DSN manchmal zwei Antennen gleichzeitig, um Voyager-1 zu empfangen?

Wenn Sie die Reichweite von Voyager 1 und 2 mit Voyager 3 und 4 verdoppeln wollten, würden die zweiten beiden 70-Meter-Schüsseln benötigen, die eine Oberflächengenauigkeit im Submillimeterbereich beibehalten. Diese Technologie ist sicherlich möglich, aber sie existiert nicht und müsste entwickelt werden.

Laut Antwort (en) auf Was ist die größte Antennenschüssel, die über das Erde-Mond-System hinaus gesendet wird? die Antwort ist nur 4,6 Meter ( Galileo ). Informationen zu Antennen, die im cis-Mondraum eingesetzt werden, finden Sie in den Antworten zu Was ist die größte im Weltraum eingesetzte Antenne? zeigen ein paar Dinge größer, aber diese wären nicht geeignet.

So etwas wird einfach nicht gemacht und wird es wahrscheinlich auch nicht sein, da die optische Kommunikation in naher Zukunft definitiv der Weg der Zukunft ist. Wir hatten bereits Demonstrationen von der Erde zum Mond, und es gibt keine bekannten Hindernisse für die Ausweitung der optischen Kommunikation in den Weltraum. Da die Wellenlänge des Lichts (etwa 1 Mikrometer) so viel kleiner ist als die Wellenlängen, die im Weltraum verwendet werden (Zentimeter, in Zukunft vielleicht Millimeter), schrumpft die "Schüssel" von einer riesigen Stahlmonstrosität zum Spiegel eines optischen Teleskops um zehn Zentimeter im Durchmesser. Das lässt sich auf einer Deep-Space-Sonde recht gut bewerkstelligen.

Beispiele für optische Teleskope ähnlicher Größe, die bereits im Weltraum waren, finden Sie in den Antworten auf Was ist das Teleskop mit der größten Apertur, das über das Erde-Mond-System hinausgeschickt wird? .

Sobald die optische Kommunikation im Weltraum aktiv ist, kann es sich definitiv lohnen, so etwas wie optische Relaisstationen in Betracht zu ziehen.

Nicht etwas, das Sie in den Weltraum stellen möchten!

So sieht eine "Stahlmonstrosität" aus. Dies ist die 70-Meter-Schüssel in der Goldstone-Anlage des Deep Space Network, es gibt auch eine in Australien und eine in Spanien. Die roten Linien markieren Treppen und Gehwege zum Maßstab.

Einer im Weltraum wäre natürlich leichter, aber wenn er steif genug bleibt, um eine genaue Oberflächenfigur zu erzeugen, kann er immer noch zu schwer sein, um in den Weltraum zu starten.

oben: Bildnachweis JPMajor , creative commons CC BY-NC-SA 2.0.

oben: Von commons.wikimedia.org .

Sie haben ein paar Probleme damit, das zu tun, was @uhoh unit bereits ausgearbeitet hat. Selbst wenn Sie diese überwinden könnten, haben Sie ein größeres Problem, nämlich dass die Voyager-Sonden ihre wissenschaftlichen Instrumente aufgrund von Leistungsbeschränkungen abschalten müssen, bevor eine jetzt gestartete Sonde in der Lage wäre, etwas Gutes zu tun. Auf den 2 Voyagern laufen 4 Instrumente, und in ein paar Jahren muss jeweils 1 abgeschaltet werden, weil die RTGs 4 Watt Leistung pro Jahr verlieren . Bis 2030 werden wahrscheinlich überhaupt keine Instrumente mehr funktionieren, wenn wir Glück haben, haben wir einige technische Daten und genügend Signal, um die Richtung und Geschwindigkeit der Sonden zu bestimmen. Eine Relaissonde würde dem nicht viel Wert hinzufügen.

Anstatt riesige Geldbeträge auszugeben, um Raumfahrzeuge in den interstellaren Raum zu schicken, um die Übertragungen von sterbenden Raumfahrzeugen mit 40 Jahre alten Experimenten weiterzuleiten, ist es viel sinnvoller, riesige Geldbeträge auszugeben, um Raumfahrzeuge mit brandneuen Experimenten zu schicken, die für diese Umgebung entwickelt wurden.

Voyager 1 hat nicht genug Energie, um Signale zu übertragen Ingenieure der NASA haben einige seiner Komponenten deaktiviert, um etwas Strom zu sparen, wenn Voyager 1 keine Signale übertragen kann, wäre es nutzlos, seine nicht vorhandenen Signale erneut zu übertragen.