Что, если бы «Вояджеры» остались в плоскости эклиптики?

У космического корабля "Вояджер" почти не было двигательных установок. Они были запущены по траектории «Большого тура», в которой использовалась гравитация, чтобы обеспечить встречи с Юпитером, Сатурном, Ураном, Нептуном и, возможно, Плутоном. Чтобы следовать этой траектории, путь, по которому космический корабль может пройти мимо каждой планеты, очень сильно ограничен.

Основные отличия от удержания обоих космических аппаратов в плоскости эклиптики:

1. Меньше данных от пролета Титана. НАСА выбрало маршрут облета Титана, который позволит «Вояджеру-1» приблизиться к южному полюсу Луны и сквозь ее тень. Оба они значительно увеличили количество атмосферных данных, которые можно было собрать, но полученная в результате помощь гравитации по необходимости дала «Вояджеру-1» внеплоскостную скорость, намного превышающую то, что могли противодействовать его двигатели. Альтернативный экваториальный пролет удержал бы "Вояджер-1" в плоскости эклиптики, но встреча на достаточном расстоянии, чтобы не нарушить его траекторию, предоставила бы ограниченные данные, в то время как близкое столкновение увело бы его с траектории Гранд-тура.

2. Различные встречи Луны с Сатурном. Изменение траектории на Титане поставило «Вояджер-1» на другой путь через систему Сатурна, чем «Вояджер-2», что дало разные виды спутников Сатурна, как с точки зрения направления обзора, так и с точки зрения того, какие из них находятся близко.

3. Никаких полярных данных от пролета Нептуна и, вероятно, встречи с Тритоном. Спутник Нептуна Тритон наклонен к эклиптике под углом 60 градусов. Встреча с ним в плоскости может произойти только в восходящем или нисходящем узле его орбиты; выравнивание между узлом и траекторией Гранд-тура происходит только четыре раза за орбиту Нептуна (164,8 года). Любое столкновение с Тритоном сбило бы "Вояджер-2" с траектории Гранд-тура, поэтому НАСА решило, что наибольшую научную ценность принесет пролет низко над северным полюсом Нептуна на пути к столкновению с Тритоном.

4. Возможная встреча с Нереидами. В отличие от Тритона, Нереида вращается близко к плоскости эклиптики. Пролет Нептуна, который не пытается столкнуться с Тритоном, может быть направлен на полет Нереидой или, по крайней мере, пройти ближе, чем 4,7 миллиона километров Вояджера-2. (Преднамеренные встречи с другими спутниками Нептуна невозможны: до пролета «Вояджера-2» была обнаружена только Лариса, и ее орбита в то время не была известна.)

5. Возможный пролет Плутона. Если бы он остался в эклиптике, «Вояджер-1» мог бы быть перенаправлен на Плутон с помощью гравитации на Сатурне. (Вояджер-2 можно было перенаправить на Нептун, но это был бы гораздо более длительный полет).

6. Различные наблюдения края Солнечной системы. Считается, что конечная ударная волна, гелиооболочка и другие особенности границы солнечной системы меняются в зависимости от солнечной широты. Приэкваториальные встречи будут отличаться от встреч в высоких широтах и, согласно наиболее популярным моделям, произойдут значительно позже.

Различия в полученных данных:

• нет близкого пролета Тритона для " Вояджера-2" , различия в том, какие луны можно было наблюдать во время встречи с Нептуном
• нет близкого пролета Титана для " Вояджера-1" , различия в том, какие луны можно было наблюдать во время встречи с Сатурном
• возможно, пролет Плутона для "Вояджера-1"
• вероятно, некоторые различия во времени встречи с гелиооболочкой (гелиооболочка не является сферической, насколько мне известно, поэтому переход в гелиооболочку может произойти раньше или позже)

Для получения дополнительной информации и подробностей о решениях «Вояджера» см. этот ответ на вопрос «Почему «Пионер-11» не посетил Уран/Нептун и почему «Вояджер-1» не посетил Плутон?

Отличия в управлении миссиями: не могу придумать.

Взяв цифры за июль 2016 года, которые я использовал для построения сюжета в вопросе, «Вояджер-1» находился на расстоянии 149 а.е. от Солнца в плоскости ($\sqrt{x^2+y^2}$) и при +108 а.е. вне плоскости ($z$). Для "Вояджера-2" это 114 и -100 а.е. соответственно.

Это означает, что при взгляде с окрестностей Солнца, включая Землю, " Вояджеры-1" и "Вояджеры-2" будут находиться на 36 градусов выше эклиптики и на 41 градус ниже ее соответственно.

Почему это важно знать? Потому что широты трех местоположений Deep Space Network, используемых для ежедневной связи с «Вояджерами», следующие: Канберра : -35,4 , Мадрид : +40,4 , Голдстоун : +35,4.

Я еще не проверял исторические записи связи DSN для "Вояджеров", но почти наверняка это означает, что "Вояджер-2" чаще всего разговаривает с Канберрой и (вероятно) никогда с Мадридом, в то время как "Вояджер-1" почти никогда (если вообще) разговаривает с Канберрой.

Если бы два путешественника были намного ближе к плоскости эклиптики, планирование загрузки команд и загрузки данных было бы намного проще!