Voyager: Ist es im "Orbit" und wird es zurückkehren?

Die Voyager-Sonden haben die Fluchtgeschwindigkeit für das Sonnensystem überschritten, indem sie Gravitationsschubs von Jupiter verwendet haben, also werden sie mit ziemlicher Sicherheit nie zu uns zurückkehren. Um dies zu sehen, berechnen wir einfach die Gesamtenergie (geteilt durch die Sondenmasse) mit der Formel

$$\begin{align} \frac{E}{m_{\mathrm{probe}}} & = \frac{1}{2} v_{\mathrm{probe/sun}}^2 - G \frac{M_{\odot}}{r_{\mathrm{probe/sun}}}\tag1 \end{align}$$ und wenn es positiv ausfällt, ist die Sonde nicht mehr an die Sonne gebunden.

Die NASA stellt den Status von Voyager 1 und 2 bereit , und zum jetzigen Zeitpunkt haben wir ihn

$$\begin{equation}\begin{aligned} \mathrm{Voyager\ 1:\ } v_{\mathrm{probe/sun}} &= 1.6999\times 10^4 \frac{\operatorname{m}}{\operatorname{s}} & r_{\mathrm{probe/sun}} & = 2.1117 \times10^{13}\operatorname{m} \\ \mathrm{Voyager\ 2:\ } v_{\mathrm{probe/sun}} &= 1.5374\times10^4 \frac{\operatorname{m}}{\operatorname{s}} & r_{\mathrm{probe/sun}} & = 1.7452 \times10^{13}\operatorname{m}. \end{aligned} \tag2\end{equation}$$ Das Ablegen der Werte von (2) in (1) ergibt $$\begin{equation}\begin{aligned} \mathrm{Voyager\ 1:\ } \frac{E}{m_{\mathrm{probe}}} &= 1.44\times 10^8 \frac{\operatorname{J}}{\operatorname{kg}} \\ \mathrm{Voyager\ 2:\ } \frac{E}{m_{\mathrm{probe}}} &= 1.18\times 10^8 \frac{\operatorname{J}}{\operatorname{kg}}. \end{aligned} \end{equation}$$

Wie Sie sehen können, sind diese Energien sehr positiv, sodass die Sonden vollständig vom Sonnensystem losgelöst sind. Als Referenz die Fluchtgeschwindigkeit des Sonnensystems (die Geschwindigkeit, in der sich Energie befindet$0$) auf der Erdumlaufbahn ist$42,000 \operatorname{m}/\operatorname{s}$, und auf der Umlaufbahn von Neptun ist es$7,400\operatorname{m}/\operatorname{s}$.

"Was kommt (geht?) hoch muss runterkommen" ist falsch, wenn das Ding schnell genug hochgeht:

https://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity

Es gibt eine bestimmte Geschwindigkeit, oberhalb derer ein Körper aufgrund der Schwerkraft nicht mehr zurückkehrt. Für die Erde beträgt diese Geschwindigkeit etwa 11 km/s, Voyager 1 hatte eine Startgeschwindigkeit von 15 km/s (Quelle: deutsche Wikipedia), also nein, Voyager 1 wird niemals zurückkehren.

bearbeiten:

Jetzt, wo ich herausgefunden habe, dass die Fluchtgeschwindigkeit des "Systems" Erde/Sonne etwa 16 km/s beträgt ( https://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity#List_of_escape_velocities ), scheinen die Dinge komplizierter zu sein. .