Pioneer 11: s position ligger mellan Voyager 1 och 2, det betyder att Pioneer 11 är närmare Voyager 1 och 2 än Jorden.
Enligt Wikipedia-artikeln om Pioneer 11 förlorade vi kommunikationen med den den 30 november 1995.
Finns det något sätt att kommunicera med Pioneer 11 genom Voyager 1 eller 2 ?
De grundläggande problemen som förhindrar detta är:
Pionjärerna 10 och 11 har båda stängts av på grund av otillräcklig ström för att driva både datorn och radion samtidigt.
NASA använder enorma antenner för att fånga de svaga signalerna från sonderna. De minsta rätterna som används är cirka 10 meter breda, och de senaste åren har de använt de större (cirka 30 meter) rätterna.
Pioneer-sonderna, för att få detta att fungera, måste vara "effektivt närmare" Voyagers än jorden, kunna starta , och kunna sikta på att Voyager-sonden används.
Detta innebär att Pioneer skulle behöva ta emot, bearbeta och lyda instruktioner för att peka på Voyager, och det enda sättet som ett sådant relä skulle vara känt skulle vara efter det fungerade. Men detta skulle kräva att vi skulle kunna skicka dessa instruktioner från första början, och om det alls fungerar är det riktat mot jorden.
Men vidare är det inte bara pionjären som skulle behöva peka. .. Voyager skulle behöva sikta på Pioneer för att få det att fungera. Och det betyder att det inte skulle riktas mot jorden. Se # 5 ...
Radio följer en invers kvadratisk lag. För att plocka upp 8w-signalen från 36 AU behövde NASA 36m-antennen på marken. Voyagers antenn är under 3 m.
Pioneer 11 för tor 13 februari 2014 Höger uppstigning: 18h 49m 45,2s Deklinering: -8 ° 48 '07,3 "(J2000) Sun dist: 13,202,867,763 km [11,4 km / s] Earth dist: 13,319,310,346 km [27,4 km / s] Constellation: Sct Magnitude: NA
Voyager 1 rymdfarkost, efemeris för tor 13 februari 2014, 00:00 UTC Höger uppstigning: 17h 11m 59s Deklinering: + 12 ° 02 '31 ”(J2000) [HMS | 00: 00: 00 | dec] Avstånd från sol: 18 977,42 miljoner km Avstånd från jorden: 19 021,59 miljoner km Storlek: NA Konstellation: Oph
Voyager 2 rymdfarkoster, efemeris för tor 13 februari 2014, 00:00 UTC Höger uppstigning: 20h 00m 25s Declination: -55 ° 57 '34 ”(J2000) [HMS | 00: 00: 00 | Dec] Avstånd från sol: 15 563,42 miljoner km Avstånd från jorden: 15 663,78 miljoner km Storlek: NA Stjärnbild: Tel
Detta ger oss minst 20 ° skillnad i vinkel, och avstånden kan beräknas grovt baserat på en 100AU triangel ... Med tanke på 100 x Sin (20 °) är det 34 AU och förändring. Voyagers maträtt är inte tillräckligt stor, 3,6 meter lång. det drar in ungefär 1/100 signalen som 36 m skålen på jorden skulle göra. (andra faktorer gör denna extremt enkla analys, men fastställ poängen tillräckligt bra.)
Enkelt uttryckt är mottagaren inte tillräckligt känslig och antennförstärkningen inte tillräcklig för att göra det möjligt för resande att märka energin från en pionjärsändare.
Voyager-sonder har inte så mycket minne. Och mycket av det minnet är tvivelaktigt tillförlitligt nu. Omprogrammeringen skulle behöva revidera hela uppdragsprogrammeringen, även om Voyager kunde "höra" Pioneer 11-överföringen.
Detta skulle skrota pågående datainsamling, eventuellt förlamat Voyager, och fortfarande inte försäkra att data skulle relä.
Med tanke på att någon av de fem anledningarna är tillräcklig för att inte göra ett sådant försök, är det en ganska säker sak att ingen rymdsond går som ska användas för att kontakta pionjärerna.
Om en senare sond kan användas för att vidarebefordra till / från Voyagers är en annan sak.
Nej, absolut ingen. Även om vi antar att Pioneer 11s sändtagare fortfarande fungerar, och det inte finns någon anledning att tro att, den bild du fäster av avstånd mellan de tre sonderna inte visar den proportionellt korrekt, eftersom det bara är en ungefärlig bit av euklidiskt utrymme och är inte axiellt inriktad med någonting för att korrekt uppskatta inblandade avstånd. Så här är NASAs egen skildring av relativa positioner för de nämnda rymdproberna som borde ge en bättre bild:
Relativa positioner för avlägsna rymdfarkoster stark>
Denna grafik visar de relativa positionerna för NASA: s mest avlägsna rymdfarkoster i början av 2011, och tittar på solsystemet från sidan. Voyager 1 är det mest avlägsna rymdfarkosten, cirka 17,5 miljarder kilometer (10,9 miljarder mil) från solen i en vinkel mot norr. Pioneer 10, den näst mest avlägsna, ligger cirka 15,4 miljarder kilometer från solen på motsatt sida av solsystemet. Voyager 2 ligger cirka 14,2 miljarder kilometer (8,8 miljarder mil) från solen på en söderbana, på samma sida av solsystemet som Voyager 1. Pioneer 11 ligger cirka 12,4 miljarder kilometer från solen. New Horizons ligger cirka 3 miljarder kilometer från solen, på väg till Pluto.
Bild- och citatkälla: NASA
Som du ser från höger sida av bilden rör sig de tre sonderna alla i riktning bort från solen vid olika lutningar till ekliptiken, till exempel Pioneer 11 vid 17 ° och Voyager 2 vid 79 ° i förhållande till ekliptikplanet i solsystemet. För att beräkna deras relativa avstånd mellan varandra måste vi först beräkna deras absoluta positioner, deras kartesiska koordinater $ x, y, z $ i tre dimensioner, och sedan använda formeln för att beräkna deras relativa avstånd i 3-dimensionellt utrymme:
$$ \ sqrt {(x_2 - x_1) ^ 2 + (y_2 - y_1) ^ 2 + (z_2 - z_1) ^ 2} $$
Nu har jag inte exakta siffror och att extrahera dem från andra ekvationer skulle ta för lång tid, så låt oss bara ta grova approximationer från NASAs bild och göra denna måttlösa beräkning. Vi kan nog komma överens om att både Voyager 1 och Voyager 2 är minst 0,7 enheter från Pioneer 11 på vår $ y $ -axel (låt oss säga att $ x, y $ visas på höger del av bilden och $ x, z $ på den vänstra delen av det), att Pioneer 11 är 1 enhet från solen på $ x $ -axeln, vilket sätter Voyager 2 på ungefär samma avstånd, medan Voyager 1 är kanske 1,1 enheter bort. Och på vår $ z $ -axel, låt oss säga att Pioneer 11 och Voyager 2 är åtskilda av 0,5 av våra relativa, dimensionlösa enheter. OK, låt oss koppla in dessa siffror i vår räknare. För avståndet mellan Pioneer 11 och Voyager 2 som verkar vara närmast varandra får vi:
$$ \ sqrt {(1 - 1) ^ 2 + (-0.7 - 0.2) ^ 2 + (1.5 - 1) ^ 2} $$
Eller ungefär 1,03 av våra enheter, där vi sa att en av dessa enheter är avståndet mellan Pioneer 11 och solen. Detta innebär att Pioneer 11 och Voyager 2 ligger på ungefär samma avstånd till varandra som Pioneer 11 är till jorden. Så detta betyder nödvändigtvis att kommunikation mellan sonderna inte skulle vara möjlig även om en av de två inblandade sonderna bar Arecibo-antennen och den effekt som krävs för den med den. Det är uppenbart att ingen av dem gör det, så svaret på din fråga är ett rungande nej.
Nej Och här är varför:
För att lyckas etablera radiokommunikation mellan två punkter i rymden måste man uppnå signal-brusförhållandet (SNR) större än något tröskelvärde som varierar beroende på typen av signalmodulering och felkorrigering används.
Detta görs på flera sätt:
Pionjärerna var utrustade med tre antenner, men avvägningen här är uppenbar: noggrannhet kontra antennförstärkning.
För att uppnå exakt pekande måste du veta exakt var den andra änden av länken kommer när din signal kommer dit. Efter att ha förlorat kommittén med P-11 har positionssäkerheten blivit stor.
Voyagers är mycket begränsade i sin förmåga att peka exakt i en given riktning, och genom att ändra sin attityd för att jaga efter Pioneer riskerar du förlorar chansen att återupprätta Voyagers egen länk till jorden.
För att kompensera för suboptimal antennpositionering ökar du vanligtvis uteffekten genom sändaren. Tyvärr har Voyagers inte mycket makt tillgängligt nu. Denna kraft är riklig här på jorden, så Deep Space Network kan hälla megawatt i rymden genom parabolskålar med stora vinster med mycket fina servomekanismer.
Du kan sänka bruset i mottagaren. Att stänga av störningskällor, sänka temperaturen på mottagarkomponenterna (för att bli av med extra termiskt brus) kan hjälpa, men detta är inte riktigt genomförbart för en rymdfarkost som inte vet när man ska göra det. DSN-sändtagare är återigen mycket bättre i detta avseende.
Du kan sänka SNR-tröskeln genom att ackumulera och bearbeta mer av den inkommande signalen (det vill säga du sänker kommunikationsbithastigheten) och förbättra bearbetningsalgoritmerna. Ett rymdfarkoster som flyger på egen hand djupt i rymden har ingen förmåga att ladda ner bättre kod.
Även om huvudfrågan säkert kan besvaras negativt, tanken på att vidarebefordra data genom andra rymdfarkoster används för närvarande i stor utsträckning - t.ex. i Mars Rovers. Visst är här den huvudsakliga aktiveringsfaktorn mycket lägre avstånd mellan roveren och Mars-kretsfartyget.