Wie stelle ich eine eingehende Voyager 1-Sonde wieder her?

Wie andere Benutzer bereits erwähnt haben, wird es sehr, sehr unwahrscheinlich sein, dass die Technologie auf Erdebene rechtzeitig hochfahren kann, um sie zu fangen - obwohl die Rakete technisch machbar ist, ist es ein bisschen weit hergeholt, anzunehmen, dass die Wissenschaftler könnte:

1. Sehen Sie die Sonde tatsächlich mit ihren Teleskopen (die Sonde ist sehr, sehr klein - es hat über 80 Jahre gedauert, Pluto zu finden!)
2. Beenden Sie die akademische Debatte darüber, was die Sonde ist - denken Sie daran, dass sie aus der Ferne nur ein Lichtfleck sein wird, der nicht von einem vollkommen alltäglichen Asteroiden zu unterscheiden ist. Die einzige Chance für eine sehr frühe Erkennung besteht darin, dass ein sehr glückliches Funksignal (sagen wir, die Sonde wurde in Rotation versetzt, sodass die Antenne mit hoher Verstärkung nicht mehr direkt auf die Erde gerichtet ist und ihre Pings als besonders regelmäßiges Signal von a aufgefangen werden Radiosternwarte)
3. Holen Sie sich die Finanzierung für diese enorm teure Mission
4. Baue, teste und starte die Rakete

alles innerhalb des Startfensters - einschließlich der Zeit, die benötigt wird, um die Geschwindigkeit der Sonde anzupassen, was eine lange Zeit sein wird, wenn Sie Ionenantrieb verwenden.

Mein Vorschlag: Behandle es wie Pluto

Ein schnelles Objekt abzufangen ist schwierig, aber es ist viel, viel billiger, einen Vorbeiflug zu machen - bauen Sie eine Sonde im Stil von New Horizons, starten Sie sie mit einer Reihe von sehr hochauflösenden Kameras und Spektrometern und bringen Sie sie auf einen Kurs, um vorbeizufliegen und aufzunehmen möglichst viele Informationen über die Sonde.

ZB um sich tatsächlich mit der Sonde zu treffen: aber um einfach vorbeizufliegen und Fotos zu machen, müssen Sie nur die Position abgleichen:

Mit etwas Glück (und einigen sehr schnellen Kameras) könnten Wissenschaftler die Details der goldenen Platte plausibel rekonstruieren (was jedoch wahrscheinlich nicht ausreicht, um die Schallplattenrillen zu lesen), aber sie könnten die chemische Zusammensetzung und den mechanischen Aufbau bestimmen der Sonde feststellen, dass sie mit chemischen Raketen gestartet wurde, indem sie sich chemische Emissionsspektren ansehen, und überprüfen, ob sie außerirdische Bilder trägt und nicht von ihrem eigenen Planeten gestartet wurde (obwohl die Debatte um diesen Punkt eine interessante Nebenhandlung sein könnte).

Ohne irgendetwas zu starten, konnten sie eine ziemlich gute Schätzung darüber erhalten, woher die Sonde kam (basierend auf Trajektorienmessungen des Teleskops).

Voyager würde auch charakteristische Spuren aus dem Weltraum tragen – winzige Löcher von Mikrometeoriten, möglicherweise ein großer fehlender Brocken eines nicht ganz so kleinen Meteoriten und (vielleicht) eine Restladung von seiner Reise durch interstellares Plasma.

(Beachten Sie, dass diese Messungen nicht von der Oberfläche von Kerbin aus durchgeführt werden können - kein terrestrisches Teleskop auf der Erde oder im Weltraum hat genug Auflösungsvermögen, ohne der Voyager sehr nahe zu sein.)

• Alles in die Umlaufbahn bringen. Die Apollo-Missionen zum Mond starteten die Besatzung und den Lander auf einer Rakete. Es könnte möglich sein, das, was als Nächstes folgt, in einem Schritt zu starten, aber vielleicht muss es aus mehreren Starts zusammengesetzt werden.
• Entscheiden: bemannt oder unbemannt? Wollen Sie angesichts der Art der Mission ein ferngesteuertes Fahrzeug? Oder willst du Leute?
• Die Expedition muss den Kurs mit der ankommenden Sonde abgleichen. Das könnte beinhalten, auf die Sonde zuzufahren, dann umzukehren und einen parallelen Kurs einzuschlagen. Sie benötigen viel, viel Delta-V .
• Erfassung. Es geht wahrscheinlich um eine Quarantäne, um schädliche Beweise zu vermeiden. Ist auf der Sonde "fremde" DNA zurückgeblieben? Fingerabdrücke? Keime?
• Dreh dich um und gehe in den Orbit der Heimatwelt. Mehr Delta-V.
• Entscheiden Sie, ob Sie es sicher herunterbringen können oder ob es in einer Raumstation bleibt.

Das erforderliche Delta-V-Budget könnte sehr hoch sein – die Geschwindigkeit der Voyager relativ zur Sonne ist nicht die gleiche wie die Geschwindigkeit der Voyager relativ zur Heimatwelt der Außerirdischen.

Wie von JDługosz erwähnt , benötigen Sie viel, viel Delta-V. Das bedeutet, dass das Raumfahrzeug für Langstreckenflüge optimiert wird und nicht für ein atmosphärenfähiges Start-/Landesystem. Denken Sie an einige der Mars-Vorschläge oder ähnliche Designs .

Das Timing könnte jedoch einen Schraubenschlüssel in die Arbeit werfen. Wenn sie ein Jahrzehnt damit verschwenden, das perfekte Schiff für die Mission zu bauen, wird die außerirdische Sonde bestanden sein. Vielleicht ist es am besten, eine Asteroiden-Mission , die zufällig fast startbereit war, umzufunktionieren. Lassen Sie den größten Teil der wissenschaftlichen Nutzlast fallen, nehmen Sie zusätzlichen Treibstoff mit, und los geht's. Sorgen Sie sich um die Quarantäne, wenn die Mission zurückkommt.

Das xkcd Was wäre wenn? Artikel über eine unbemannte Mission zur Bergung der Voyager I? deckt dies ab – ein Rendezvous würde auf dasselbe hinauslaufen.

Daher wäre es sehr teuer und unpraktisch, mit konventioneller Raketentechnologie zu einem Körper zu gelangen, der sich mit hoher Geschwindigkeit relativ zu uns bewegt, und mit ihm zurückzukehren, obwohl es technisch möglich ist (vorausgesetzt, die Nationen könnten es sich immer noch leisten).

Die Bergung der Sonde wäre extrem schwierig, aber Sie können sie so verlangsamen, dass sie Ihren Planeten knapp verfehlt und hoffentlich in eine Umlaufbahn schleudert, die Ihnen zusätzliche Möglichkeiten bietet, sie zu verlangsamen, bis Sie sie einfangen können.

1. Schlagen Sie es mit einem Laser. Dadurch wird es nicht nur durch den Strahlungsdruck gedrückt (verlangsamt), sondern es wird auch die Oberfläche der Sonde abgetragen, wodurch sie beim Ausstoßen von Masse langsamer wird. Hoffentlich sind die Ätzungen auf der Oberfläche nicht nur ein Molekül dick :)

2. Bringen Sie eine dünne Wasserstoffwolke in ihren Weg, damit sie durch Reibung langsamer wird. Dabei ist darauf zu achten, die Sonde nicht zu stark zu erhitzen.

3. Bringen Sie ein Schiff dazu, sich mit der Sonde zu treffen (während sie Ihr System umkreist) und bauen Sie eine Aerobraking-Hülle um sie herum oder befestigen Sie ein Lasersegel daran. Dann können Sie die Sonde aggressiver verlangsamen. Dies hat den Vorteil, dass Ihr Schiff die Sonde nur treffen muss, nicht verlangsamt, und Sie können es verlangsamen, ohne die Sonde selbst zu treffen (über Laser- oder Reibungsverlangsamung). Ein Sonnensegel, insbesondere wenn es aus- und eingefahren werden kann, würde es dem Strahlungsdruck der Sonne ermöglichen, die Sonde nach Bedarf zu verlangsamen/beschleunigen, wenn sie zu weit von Ihrem Basislaser entfernt ist, sodass Sie die Flugbahn der Sonde ständig in mehr ändern können günstige für dich.

Wenn Sie starten, während die Sonde weit genug entfernt ist, wird selbst eine winzige Geschwindigkeitsänderung dazu führen, dass sie Ihren Planeten verfehlt, dann kann sie hinter den Planeten schleudern und langsamer werden. Das Ziel ist es, es in eine Umlaufbahn zu bringen, die es wieder in die Nähe Ihres Planeten bringt, damit Sie es weiter verlangsamen und durch die Schwerkraft Ihres Planeten verlangsamen lassen können. Irgendwann wird es langsam genug sein, dass Sie versuchen können, es in Ihrer Atmosphäre zu aerobraken und es zurückzuholen, bevor es auf den Boden trifft, oder es wird ein Delta V haben, das niedrig genug ist, dass Sie ein Schiff auf einen passenden Kurs bringen können (wahrscheinlich über eine lange Umlaufbahn mit vielen geschwindigkeitsaufbauende Schleudern) mit genügend Restmasse übrig, um es auf einen Lagrange-Punkt oder eine stabile Umlaufbahn zu verlangsamen, wo Sie es in Ruhe studieren können. Das wird lange dauern, wahrscheinlich Jahrzehnte.

Natürlich können Sie beim Vorbeifahren alle gewünschten Bilder aufnehmen, obwohl Sie bei der Positionierung gut vorgehen müssen, um alle Seiten zu erfassen, es sei denn, die Sonde dreht sich (oder Sie bringen sie mit Ihrem Laser zum Drehen).

Möglich ohne wirklich neue Technologie, aber kein existierendes oder „von der Stange“ -Raumschiff könnte dies tun. Sie würden viel Warnung brauchen, um eines zu entwerfen, zu bauen und zu starten.

Sie müssten eine zweite Sonde schicken, um sich mit ihr zu treffen, sie zu packen und sie aus einer interstellaren Flugbahn in eine Umlaufbahn um den Planeten zu schieben.

Dies würde viel Delta-V-Kapazität erfordern (mindestens mehrere zehn Kilometer pro Sekunde; im Januar 2015 betrug die Geschwindigkeit von Voyager 1 relativ zur Erde 27,2 km/s – wenn sie ein anderes Sonnensystem durchqueren würde, würde dies je nach variieren Geschwindigkeit dieses Sterns relativ zur Sonne und die Umlaufgeschwindigkeit des Planeten um den Stern) - viel, viel zu viel für eine praktische chemische Rakete. Sie würden also Ionenmotoren wollen. Das aktuelle NSTAR-Ionentriebwerk der NASA hat einen spezifischen Impuls von über 3000 Sekunden, und das derzeit in der Entwicklung befindliche NEXT (das laut Wikipedia 2019 fertig sein soll, wird über 4000 betragen. Sie könnten dies also mit einem Massenverhältnis wahrscheinlich im Bereich von tun 2,5 - 4.

Das Problem ist, dass Ionentriebwerke leistungshungrig sind und einen geringen Schub haben, sodass Sie die Triebwerke lange laufen lassen müssen. Die Sonde wird wahrscheinlich an der Sonne vorbeifliegen und den Bereich mit hoher Sonnenenergie zu schnell verlassen (obwohl Solarmodule ziemlich fortschrittlich sind, also vielleicht ...) Ihre beste Wahl wäre ein Kernreaktor - dies ist mit der aktuellen Technologie möglich, Es würde jedoch eine lange Vorlaufzeit und politischen Willen erfordern, um die Bedenken hinsichtlich des Abschusses von Nuklearmaterial auszuräumen. Ich weiß nicht genug, aber es sollte bei ausreichender Finanzierung und politischem Willen in weit weniger als einem Jahrzehnt erreichbar sein (es waren nur ~8 Jahre von Alan Shepards suborbitalem Flug bis zu Neil Armstrongs Mondlandung, und das erforderte wirklich neue Entwicklungen).

Wenn Sie bereits Raumschlepper mit Atomantrieb im Weltraum hatten, könnte die Vorlaufzeit viel kürzer sein.

Wie es der Zufall will, steuert er direkt auf unser System zu und wird wahrscheinlich mit unserem Planeten kollidieren!

Das sollte die Sache vereinfachen. Zuerst eine schnelle Statistik. Voyager 1 ist mit ~3,5 AU pro Jahr unterwegs (ungefähr die Entfernung von Jupiter zum Mars). Das sollte helfen, einen Zeitplan für all dies zu erstellen. Ich weiß, dass die anderen Antworten besagen, dass es fast unmöglich wäre, die Sonde in wirklicher Entfernung zu sehen, aber Ihre Frage fragte nicht, ob sie gefunden werden könnte, sondern was zu tun ist, nachdem sie gefunden wurde. Also überlasse ich es Ihnen, es mit genügend Zeit zu finden, um etwas dagegen zu unternehmen.

Um die Sonde wiederherzustellen, benötigen Sie einen Space-Drücker . Da die Voyager 1 direkt auf Sie zukommt, besteht der Trick darin, sie statt einer Bruchlandung in eine Umlaufbahn zu bringen.

Bauen Sie also einen Space-Pusher, starten Sie ihn, bringen Sie ihn mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Voyager in Fahrt (~ 1,5-mal so schnell wie ein Space Shuttle) und schieben Sie ihn langsam zur Seite. Es besteht die Möglichkeit, dass Sie es stattdessen schleudern, in diesem Fall können Sie es erneut nugen. Vielleicht dauert es ein paar Jahre und mehrere Umrundungen um verschiedene Planeten- und Sternkörper, bis man sich endlich in einer stabilen Umlaufbahn niedergelassen hat, aber sobald das passiert ist, können Sie es in Ruhe untersuchen.