Nein, es ist nicht machbar.

Die grundlegenden Probleme, die dies verhindern, sind:

1. Die Pioneers haben aufgrund von Korrosion der Thermoelemente nicht genug Energie, um den Sender zu betreiben
2. Die Voyager und Pioneers verwenden selbst bei voller Leistung Übertragungen mit sehr geringer Leistung
3. Die Pioniere müssten in der Lage sein, Anweisungen zu erhalten und zu befolgen, um auf eine Voyager zu zielen
4. Die Schiffe sind einander nicht wesentlich näher als der Erde.
5. Eine Neuprogrammierung der Voyager würde wahrscheinlich ihre Fähigkeit, ihre eigenen Instrumente zu verwenden, aufheben

1 - Leistung

Pioneer 10 und 11 wurden beide heruntergefahren, weil die Stromversorgung nicht ausreichte, um den Computer und das Radio gleichzeitig zu betreiben.

2 - Getriebe mit geringer Leistung

Die NASA verwendet riesige Antennen, um die schwachen Signale der Sonden einzufangen. Die kleinsten verwendeten Schüsseln haben einen Durchmesser von etwa 10 m, und in den letzten Jahren haben sie die größeren (etwa 30 m) Schüsseln verwendet.

3 - Voyager finden?

Damit dies funktioniert, müssten die Pioneer-Sonden "effektiv näher" an den Voyagern als an der Erde sein, in der Lage sein, sich einzuschalten und auf die verwendete Voyager-Sonde zu zielen.

Das bedeutet, dass der Pioneer Anweisungen empfangen, verarbeiten und befolgen müsste, um auf die Voyager zu zeigen, und der einzige Weg, wie ein solches Relais bekannt wäre, wäre, nachdem es funktioniert hat. Aber das würde erfordern, dass wir diese Anweisungen überhaupt senden können, und wenn sie überhaupt funktionieren, sind sie auf die Erde gerichtet.

Aber darüber hinaus müsste nicht nur der Pioneer zeigen ... der Voyager müsste auf den Pioneer zielen, damit es funktioniert. Und das bedeutet, dass es nicht auf die Erde gerichtet wäre. Siehe Nr. 5 ...

4 - Reichweite

Radio folgt einem umgekehrten quadratischen Gesetz. Um das 8-W-Signal von 36 AU zu empfangen, benötigte die NASA die 36-m-Antenne am Boden. Die Antenne der Voyager ist unter 3 m.

Pioneer 11 für Do, 13. Februar 2014 Rektaszension: 18h 49m 45,2s Deklination: -8° 48' 07,3" (J2000) Sonnenentfernung: 13.202.867.763 km [11,4 km/s] Erdentfernung: 13.319.310.346 km [27,4 km/s] Konstellation: Sct-Größe: NA

Raumsonde Voyager 1, Ephemeriden für Donnerstag, 13. Februar 2014, 00:00 UTC Rektaszension: 17:11:59 Uhr Deklination: +12° 02' 31” (J2000) [HMS|00:00:00|Dez] Entfernung von der Sonne: 18.977,42 Millionen Km Entfernung von der Erde: 19.021,59 Millionen Km Größe: NA Konstellation: Oph

Raumsonde Voyager 2, Ephemeriden für Donnerstag, 13. Februar 2014, 00:00 UTC Rektaszension: 20:00:25 Uhr Deklination: -55° 57' 34” (J2000) [HMS|00:00:00|Dez] Entfernung von der Sonne: 15.563,42 Millionen km Entfernung von der Erde: 15.663,78 Millionen km Magnitude: NA Konstellation: Tel

Dies gibt uns einen Winkelunterschied von mindestens 20 °, und die Entfernungen können basierend auf einem 100-AE-Dreieck grob berechnet werden ... Bei 100 x Sin (20 °) sind das 34 AE und ändern sich. Die Schüssel der Voyager ist mit 3,6 m nicht groß genug; Es zieht ungefähr 1/100 des Signals ein, das die 36-Meter-Schüssel auf der Erde erhalten würde. (Andere Faktoren machen diese Analyse extrem vereinfachend, begründen den Punkt aber gut genug.)

Einfach ausgedrückt, der Empfänger ist nicht empfindlich genug und der Antennengewinn nicht ausreichend, um es dem Reisenden zu ermöglichen, die Energie eines Pioniersenders wahrzunehmen.

5 - Voyager neu programmieren

Voyager-Sonden haben nicht viel Speicher. Und ein Großteil dieser Erinnerung ist jetzt von zweifelhafter Zuverlässigkeit. Die Neuprogrammierung müsste die gesamte Missionsprogrammierung überarbeiten, selbst wenn die Voyager die Übertragung von Pioneer 11 „hören“ könnte.

Dies würde die laufende Datensammlung verwerfen, möglicherweise die Voyager lahmlegen und immer noch nicht sicherstellen, dass die Daten weitergeleitet werden.

Fazit & Diskussion

Angesichts der Tatsache, dass jeder der fünf Gründe für ein No-Go bei einem solchen Versuch ausreicht, ist es ziemlich sicher, dass keine Raumsonde verwendet wird, um die Pioniere zu kontaktieren.

Ob eine spätere Sonde zur Weiterleitung zu/von den Voyagern verwendet werden könnte, ist eine andere Frage.

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Ausgewählte Referenzen

• http://theskylive.com/pioneer11-tracker
• http://theskylive.com/ephemerides-computation?obj=voyager1&date=2014-02-13&h=00&m=00
• http://theskylive.com/ephemerides-computation?obj=voyager2&date=2014-02-13&h=00&m=00
• http://en.wikipedia.org/wiki/Pioneer_11
• http://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_2
• http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftTelemetry.do?id=1973-019A

Nein, absolut keine. Selbst unter der Annahme, dass der Transceiver von Pioneer 11 immer noch funktioniert, und es gibt keinen Grund zu der Annahme , dass das Bild, das Sie von den Abständen zwischen den drei Sonden anhängen, es nicht proportional korrekt zeigt, da es nur ein ungefährer Ausschnitt des euklidischen Raums ist und nicht axial mit irgendetwas ausgerichtet ist Distanzen richtig einzuschätzen. Hier ist also die NASA-eigene Darstellung der relativen Positionen der erwähnten Raumsonden, die eine bessere Sicht bieten sollte:

Relative Positionen entfernter Raumfahrzeuge

Diese Grafik zeigt die relativen Positionen der am weitesten entfernten NASA-Raumsonde Anfang 2011, wenn man das Sonnensystem von der Seite betrachtet. Voyager 1 ist das am weitesten entfernte Raumschiff, etwa 17,5 Milliarden Kilometer (10,9 Milliarden Meilen) von der Sonne in einem nördlichen Winkel entfernt. Pioneer 10, der am weitesten entfernte, ist etwa 15,4 Milliarden Kilometer (9,6 Milliarden Meilen) von der Sonne auf der gegenüberliegenden Seite des Sonnensystems entfernt. Voyager 2 ist etwa 14,2 Milliarden Kilometer (8,8 Milliarden Meilen) von der Sonne entfernt auf einer Bahn nach Süden, auf der gleichen Seite des Sonnensystems wie Voyager 1. Pioneer 11 ist etwa 12,4 Milliarden Kilometer (7,8 Milliarden Meilen) von der Sonne entfernt. New Horizons ist etwa 3 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt und befindet sich auf dem Weg zum Pluto.

Bild- und Zitatquelle: NASA

Wie Sie im rechten Teil des Bildes sehen, bewegen sich die drei Sonden alle in Richtung weg von der Sonne in unterschiedlichen Neigungen zur Ekliptik , zum Beispiel Pioneer 11 bei 17° und Voyager 2 bei 79° relativ zur Ekliptikebene des Sonnensystems . Um ihre relativen Abstände zueinander zu berechnen, müssten wir zuerst ihre absoluten Positionen, ihre kartesischen Koordinaten, berechnen$x, y, z$in drei Dimensionen und verwenden Sie dann die Formel, um ihre relativen Abstände im dreidimensionalen Raum zu berechnen:

$$\sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2}$$

Nun, ich habe keine genauen Zahlen und es würde zu lange dauern, sie aus anderen Gleichungen zu extrahieren, also nehmen wir einfach grobe Annäherungen an das NASA-Bild und führen diese dimensionslose Berechnung durch. Wir können uns wahrscheinlich darauf einigen, dass sowohl Voyager 1 als auch Voyager 2 bei uns mindestens 0,7 Einheiten von Pioneer 11 entfernt sind$y$Achse (sagen wir mal so$x, y$sind auf der rechten Seite des Bildes dargestellt, und$x, z$auf der linken Seite davon), dass Pioneer 11 1 Einheit von der Sonne auf der entfernt ist$x$Achse, wodurch Voyager 2 ungefähr gleich weit entfernt ist, während Voyager 1 vielleicht 1,1 Einheiten entfernt ist. Und auf unserem$z$Nehmen wir an, dass Pioneer 11 und Voyager 2 durch 0,5 unserer relativen, dimensionslosen Einheiten getrennt sind. OK, geben wir diese Zahlen in unseren Taschenrechner ein. Für den Abstand zwischen Pioneer 11 und Voyager 2, die scheinbar am nächsten beieinander liegen, erhalten wir:

$$\sqrt{(1 - 1)^2 + (-0.7 - 0.2)^2 + (1.5 - 1)^2}$$

Oder ungefähr 1,03 unserer Einheiten, wobei wir gesagt haben, dass 1 dieser Einheiten die Entfernung zwischen Pioneer 11 und der Sonne ist. Das bedeutet, dass Pioneer 11 und Voyager 2 in etwa den gleichen Abstand zueinander haben wie Pioneer 11 zur Erde. Das bedeutet also zwangsläufig, dass eine Kommunikation zwischen den Sonden auch dann nicht möglich wäre, wenn eine der beiden beteiligten Sonden die Arecibo-Antenne und die dafür benötigte Energie mit sich führen würde. Offensichtlich tut das keiner von ihnen, also ist die Antwort auf Ihre Frage ein klares Nein.

Nein. Und hier ist der Grund:

Um eine Funkkommunikation zwischen zwei Punkten im Raum erfolgreich herzustellen, muss man ein Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) erreichen, das größer als ein bestimmter Schwellenwert ist, der abhängig von der Art der verwendeten Signalmodulation und der verwendeten Fehlerkorrektur variiert.

Dies geschieht auf mehreren Wegen:

• Richten Sie die Strahlungsmuster der Antennen von Empfänger und Sender aufeinander aus (natürlich unter Berücksichtigung der endlichen Lichtgeschwindigkeit ). Die folgende Abbildung zeigt ein typisches 2D-Strahlungsmuster auf einer logarithmischen Skala.

Die Pioneers waren mit drei Antennen ausgestattet, aber der Kompromiss hier ist offensichtlich: Genauigkeit vs. Antennengewinn .

Um eine genaue Ausrichtung zu erreichen, müssen Sie genau wissen, wo das andere Ende der Verbindung sein wird, wenn Ihr Signal dort ankommt. Nach dem Kommunikationsverlust mit P-11 ist die Positionsunsicherheit groß geworden.

Die Voyager sind sehr eingeschränkt in ihrer Fähigkeit, genau in eine bestimmte Richtung zu zeigen, und wenn Sie ihre Einstellung ändern, um nach dem Pionier zu jagen, riskieren Sie, die Chance zu verlieren, die eigene Verbindung der Voyager zur Erde wiederherzustellen.

• Um eine suboptimale Antennenpositionierung zu kompensieren, erhöhen Sie normalerweise die Ausgangsleistung durch den Sender. Leider haben Voyagers derzeit nicht viel Energie zur Verfügung. Diese Energie ist hier auf der Erde im Überfluss vorhanden, sodass das Deep Space Network Megawatt in den Weltraum durch Parabolspiegel mit großer Verstärkung und sehr feinen Servomechanismen gießen kann.

• Sie können das Rauschen im Empfänger verringern. Das Abschalten von Störquellen, das Absenken der Temperatur der Empfängerkomponenten (um zusätzliches thermisches Rauschen zu beseitigen ) kann helfen, aber dies ist für ein Raumschiff, das nicht weiß, wann es das tun soll, nicht wirklich machbar. DSN-Transceiver wiederum sind in dieser Hinsicht viel besser.

• Sie können den SNR-Schwellenwert senken, indem Sie mehr vom eingehenden Signal akkumulieren und verarbeiten (d. h. die Kommunikationsbitrate verringern) und die Verarbeitungsalgorithmen verbessern. Ein Raumschiff, das allein tief im Weltraum fliegt, kann keinen besseren Code herunterladen.

Während die Hauptfrage getrost verneint werden kann, ist die Idee, Daten durch andere Raumfahrzeuge weiterzuleiten, derzeit weit verbreitet - zB in Mars-Rovern. Sicherlich ist hier der Hauptfaktor die viel geringere Entfernung zwischen dem Rover und dem Raumschiff in der Marsumlaufbahn.