Нет, это неосуществимо.

Основные проблемы, препятствующие этому:

1. У Пионеров не хватает мощности для работы передатчика из-за коррозии термопар
2. «Вояджеры» и «Пионеры» даже на полной мощности используют трансмиссии с очень малой мощностью.
3. Пионеры должны были бы иметь возможность получать и подчиняться инструкциям, чтобы нацелиться на "Вояджер".
4. Корабль не намного ближе друг к другу, чем к Земле.
5. Перепрограммирование "Вояджера", скорее всего, лишит его возможности использовать собственные инструменты.

1 - Мощность

Pioneer 10 и 11 отключились из-за недостаточной мощности для одновременной работы компьютера и радио.

2 - Трансмиссии малой мощности

НАСА использует огромные антенны для захвата слабых сигналов от зондов. Самые маленькие используемые тарелки имеют диаметр около 10 м, а в последние годы стали использовать более крупные (около 30 м) тарелки.

3 - В поисках "Вояджера"?

Зонды Pioneer, чтобы выполнить эту работу, должны быть «фактически ближе» к «Вояджерам», чем к Земле, иметь возможность включаться и нацеливаться на используемый зонд «Вояджер».

Это означает, что Pioneer должен будет получать, обрабатывать и подчиняться инструкциям, чтобы указать на Voyager, и единственный способ узнать о таком ретрансляторе — это после того, как он сработает. Но для этого потребуется, чтобы мы могли отправлять эти инструкции в первую очередь, и если они вообще работают, они нацелены на Землю.

Но, кроме того, не только Pioneer должен был бы указывать... Voyager должен был бы нацеливаться на Pioneer, чтобы заставить его работать. А это значит, что он не будет направлен на Землю. См. № 5...

4 - Диапазон

Радио подчиняется закону обратных квадратов. Чтобы принять сигнал мощностью 8 Вт с расстояния 36 а.е., НАСА потребовалась 36-метровая антенна на земле. Антенна "Вояджера" находится ниже 3 метров.

Pioneer 11, четверг, 13 февраля 2014 г. Прямое восхождение: 18 ч 49 м 45,2 с Склонение: -8° 48' 07,3" (J2000) Расстояние до Солнца: 13 202 867 763 км [11,4 км/с] Расстояние до Земли: 13 319 310 346 км [27,4 км/с] Созвездие: Sct Величина: нет данных

Космический корабль "Вояджер-1", эфемериды на четверг, 13 февраля 2014 г., 00:00 UTC Прямое восхождение: 17 ч 11 м 59 с Склонение: +12° 02' 31” (J2000) [HMS|00:00:00|дек] Расстояние от Солнца: 18 977,42 миллиона км Расстояние от Земли: 19 021,59 млн км Величина: Северная Америка Созвездие: Oph

Космический корабль "Вояджер-2", эфемериды для четверга, 13 февраля 2014 г., 00:00 UTC Прямое восхождение: 20 ч 00 м 25 с Склонение: -55° 57' 34” (J2000) [HMS|00:00:00|декабрь] Расстояние от Солнца: 15 563,42 миллиона км Расстояние от Земли: 15 663,78 млн км Величина: Северная Америка Созвездие: Тел.

Это дает нам как минимум 20-градусную разницу в углах, и расстояния могут быть приблизительно рассчитаны на основе треугольника в 100 а.е.... Учитывая 100 x Sin(20°), это 34 а.е. Тарелка "Вояджера" недостаточно велика - 3,6 м; он принимает примерно 1/100 сигнала, который могла бы получить 36-метровая тарелка на Земле. (другие факторы делают этот анализ чрезвычайно упрощенным, но достаточно хорошо подтверждают суть.)

Проще говоря, приемник недостаточно чувствителен, а усиление антенны недостаточно, чтобы путешественник мог заметить энергию передатчика-первопроходца.

5 - Перепрограммирование "Вояджера"

У зондов "Вояджер" не так много памяти. И большая часть этой памяти сейчас имеет сомнительную надежность. Перепрограммирование потребует пересмотра всего программирования миссии, даже если "Вояджер" сможет "услышать" передачу "Пионер-11".

Это отменит текущий сбор данных, возможно, нанесет вред «Вояджеру», но все равно не гарантирует, что данные будут переданы.

Заключение и обсуждение

Учитывая, что любая из пяти причин достаточна для провала такой попытки, можно с уверенностью сказать, что никакой космический зонд не будет использоваться для связи с пионерами.

Другой вопрос, может ли более поздний зонд использоваться для передачи на «Вояджеры» и обратно.

---

Избранные ссылки

• http://theskylive.com/pioneer11-трекер
• 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/Вояджер_2
• http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftTelemetry.do?id=1973-019A

Нет, абсолютно никакой. Даже если предположить, что приемопередатчик Pioneer 11 все еще работает, и нет никаких оснований полагать , что это изображение расстояний между тремя зондами, которое вы прикрепляете, не показывает его пропорционально правильно, поскольку это просто приблизительный срез евклидова пространства и ни с чем не выровнено по оси. правильно оценивать расстояния. Итак, вот собственное изображение НАСА относительного положения упомянутых космических зондов, которое должно обеспечить лучший обзор:

Относительное положение дальних космических аппаратов

На этом графике показано относительное положение самого далекого космического корабля НАСА в начале 2011 года, если смотреть на Солнечную систему сбоку. «Вояджер-1» — самый дальний космический корабль, находящийся на расстоянии около 17,5 миллиардов километров (10,9 миллиардов миль) от Солнца под углом к ​​северу. Pioneer 10, следующий по удаленности, находится на расстоянии около 15,4 миллиарда километров (9,6 миллиарда миль) от Солнца на противоположной стороне Солнечной системы. «Вояджер-2» находится на расстоянии около 14,2 миллиарда километров (8,8 миллиарда миль) от Солнца по южной траектории, на той же стороне Солнечной системы, что и «Вояджер-1». «Пионер-11» находится на расстоянии около 12,4 миллиарда километров (7,8 миллиарда миль) от Солнца. New Horizons находится примерно в 3 миллиардах километров (2 миллиарда миль) от Солнца по пути к Плутону.

Источник изображения и цитаты: НАСА .

Как видно из правой части изображения, все три зонда движутся в направлении от Солнца под разными углами к эклиптике , например, Pioneer 11 под углом 17° и Voyager 2 под углом 79° к плоскости эклиптики . Солнечной системы . Чтобы вычислить их относительные расстояния друг от друга, нам пришлось бы сначала вычислить их абсолютные положения, их декартовы координаты.$x, y, z$в трех измерениях, а затем использовать формулу для расчета их относительных расстояний в трехмерном пространстве:

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

У меня нет точных цифр, и извлечение их из других уравнений заняло бы слишком много времени, поэтому давайте просто возьмем грубые приближения из изображения НАСА и проведем этот безразмерный расчет. Вероятно, мы можем согласиться с тем, что и "Вояджер-1", и "Вояджер-2" находятся на расстоянии не менее 0,7 единицы от "Пионера-11" на нашей$y$ось (скажем, что$x, y$изображены в правой части изображения, а$x, z$в левой его части), что Пионер-11 находится на расстоянии 1 единицы от Солнца на$x$оси, поместив "Вояджер-2" примерно на такое же расстояние, а "Вояджер-1" - примерно на 1,1 единицы. И на нашем$z$оси, допустим, что Пионер-11 и Вояджер-2 разделены на 0,5 наших относительных, безразмерных единиц. Хорошо, давайте подставим эти числа в наш калькулятор. Для расстояния между «Пионером-11» и «Вояджером-2», которые кажутся наиболее близкими друг к другу, получаем:

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

Или примерно 1,03 нашей единицы, где мы сказали, что 1 из этих единиц — это расстояние между Пионер-11 и Солнцем. Это означает, что «Пионер-11» и «Вояджер-2» находятся примерно на том же расстоянии друг от друга, что и «Пионер-11» до Земли. Таким образом, это неизбежно означает, что связь между зондами была бы невозможна, даже если бы один из двух задействованных зондов нес антенну Аресибо и необходимую для нее мощность. Ясно, что ни один из них этого не делает, поэтому ответ на ваш вопрос — решительное нет.

Нет. И вот почему:

Чтобы успешно установить радиосвязь между двумя точками в пространстве, необходимо добиться отношения сигнал-шум (SNR) выше некоторого порога, который варьируется в зависимости от типа модуляции сигнала и используемой коррекции ошибок.

Это делается с помощью нескольких средств:

• Наведение диаграмм направленности антенн приемника и передатчика друг на друга (конечно, с учетом конечной скорости света ). На приведенном ниже рисунке показана типичная двумерная диаграмма направленности в логарифмическом масштабе.

Pioneer были оборудованы тремя антеннами, но компромисс здесь очевиден: точность против усиления антенны .

Чтобы добиться точного наведения, вы должны точно знать, где будет другой конец канала к тому времени, когда туда доберется ваш сигнал. После потери связи с P-11 неопределенность местоположения стала большой.

«Вояджеры» очень ограничены в своих возможностях указывать точно в заданном направлении, и, изменив их отношение к охоте за Пионерами, вы рискуете упустить шанс восстановить собственную связь «Вояджеров» с Землей.

• Обычно, чтобы компенсировать неоптимальное расположение антенны, вы увеличиваете выходную мощность передатчика. К сожалению, сейчас у "Вояджеров" не так много энергии. Эта мощность в избытке здесь, на Земле, поэтому Deep Space Network может передавать мегаватты в космос через параболические антенны с большим коэффициентом усиления с очень тонкими сервомеханизмами.

• Вы можете уменьшить шум в приемнике. Отключение источников помех, снижение температуры компонентов приемника (чтобы избавиться от лишних тепловых шумов ) может помочь, но это не реально для космического корабля, который не знает, когда это сделать. Трансиверы DSN, опять же, намного лучше в этом отношении.

• Понизить порог SNR можно, накапливая и обрабатывая больше входящего сигнала (то есть снижая битрейт связи) и улучшая алгоритмы обработки. Космический корабль, летящий самостоятельно глубоко в космос, не имеет возможности загрузить лучший код.

Хотя на главный вопрос можно с уверенностью ответить отрицательно, идея передачи данных через другие космические аппараты в настоящее время широко используется, например, в марсоходах. Конечно, здесь главным благоприятствующим фактором является гораздо меньшее расстояние между марсоходом и марсоходом.