Почему бы не отправить «Вояджеры-3» и «Вояджеры-4» по пути, пройденному «Вояджерами-1» и «Вояджерами-2», чтобы повторно передать сигналы позже, когда они будут улетать от Земли?

Это отличный вопрос!

Траектория

Чтобы получить от них еще несколько десятилетий, вы можете запустить «Вояджеры 3» и «Вояджеры 4» примерно сейчас и обойтись пролетом мимо Юпитера с максимальным ускорением, поскольку вы не будете нацеливаться и на Сатурн. Если бы вам пришлось ждать, пока Юпитер и Сатурн снова выровняются с траекториями исходной пары, это было бы слишком долгим ожиданием.

Однако без Сатурна вы в конечном итоге снова отстанете, так что это временная мера.

Я рекомендую вам задать новый вопрос, если вы хотите подробно спланировать космический корабль, который мог бы преследовать "Вояджеры" в целях ретрансляции связи. Есть много соображений, и вопрос должен быть определен более конкретно.

Источник

Бюджет ссылки

Посмотрим на бюджет ссылки .

Чтобы иметь полезный канал связи, вам необходимо получить сигнал, по крайней мере примерно такой же силы, как локальный тепловой шум вашего приемника.

Вы вычисляете отношение принимаемой мощности к передаваемой мощности в децибелах, складывая коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, а затем вычитая потери на пути. Вы можете прочитать больше об этом в этом ответе на вопрос Как рассчитать скорость передачи данных Вояджера-1?

Чтобы получить полосу пропускания, достаточную для 160 бит в секунду между «Вояджером-1» и Землей, вам понадобится 3,66-метровая антенна на «Вояджере» (48 дБи) и 70-метровая антенна на Земле (~73 дБи). Даже в этом случае вы получите сигнал примерно -150 дБм (-180 дБВт) ($1 \times 10^{-18}$Ватт), и вам нужен передний конец приемника с охлаждением жидким гелием, чтобы уловить его из шума.

Вы можете прочитать гораздо больше о связи "Вояджера" с Землей в статье 4 серии "Сводная информация о дизайне и характеристиках DESCANSO" ; Вояджер Телекоммуникации

См. также Почему DSN иногда использует две антенны одновременно для приема "Вояджера-1"?

Если вы хотите удвоить дальность действия Voyager 1 и 2 с помощью Voyager 3 и 4, вторым двум потребуются 70-метровые антенны, которые сохранят субмиллиметровую точность поверхности. Эта технология, безусловно, возможна, но ее не существует, и ее необходимо развивать.

Согласно ответу на вопрос Какая параболическая антенна самой большой площади отправлена ​​​​за пределы системы Земля-Луна? ответ всего 4,6 метра ( Галилео ). Информацию об антеннах, развернутых в окололунном пространстве, см. в ответах на вопрос Какая самая большая антенна развернута в космосе? показать несколько вещей крупнее, но это не подходит.

Такого рода вещи просто не делаются и, вероятно, не будут, поскольку в ближайшем будущем оптическая связь — это определенно путь. У нас уже были демонстрации от Земли до Луны, и нет известных препятствий для распространения оптической связи в дальний космос. Поскольку длина волны света (около 1 микрона) намного меньше длины волны, используемой в глубоком космосе (сантиметры, а в будущем, возможно, и миллиметры), «тарелка» сжимается от огромного стального чудовища до зеркала оптического телескопа на десятки сантиметров. в диаметре. С этим можно прекрасно справиться на зонде для дальнего космоса.

Примеры оптических телескопов аналогичного размера, которые уже были в дальнем космосе, см. в ответах на вопрос Какой телескоп с самой большой апертурой отправлен за пределы системы Земля-Луна? .

Как только оптическая связь в дальнем космосе станет активной, определенно стоит подумать о чем-то вроде оптических ретрансляционных станций.

Не то, что вы хотели бы поместить в глубокий космос!

Вот как выглядит «стальной монстр». Это 70-метровая тарелка на объекте Deep Space Network в Голдстоуне, также есть одна в Австралии и одна в Испании. Красными линиями обозначены лестницы и проходы для масштаба.

Один в космосе, конечно, будет легче, но если он будет достаточно жестким, чтобы получить точную фигуру поверхности, он все же может сделать его слишком тяжелым для запуска в дальний космос.

выше: Фото предоставлено JPMajor , Creative Commons CC BY-NC-SA 2.0.

выше: с сайта commons.wikimedia.org .

У вас есть несколько проблем с выполнением того, что уже разработало подразделение @uhoh. Даже если вы сможете преодолеть их, у вас будет более серьезная проблема, заключающаяся в том, что зонды «Вояджер» должны будут отключить свои научные инструменты из-за ограничений по мощности, прежде чем зонд, запущенный сейчас, сможет принести какую-либо пользу. На 2-х "Вояджерах" работает 4 прибора, и через пару лет на каждом придется отключать по 1, потому что ритэги теряют 4 Вт мощности в год . К 2030 году, вероятно, вообще не будет работать никаких инструментов, если нам повезет, у нас будут некоторые инженерные данные и достаточно сигнала, чтобы определить направление и скорость зондов. Релейный зонд не прибавит к этому особой ценности.

Вместо того, чтобы тратить огромные суммы денег на отправку космических кораблей в межзвездное пространство для ретрансляции передач от умирающих космических кораблей, на которых проводятся эксперименты 40-летней давности, гораздо разумнее потратить огромные суммы денег на отправку космических кораблей с совершенно новыми экспериментами, разработанными для этой среды.

«Вояджеру-1» не хватает мощности для передачи сигналов. Инженеры НАСА отключили некоторые из его компонентов, чтобы сэкономить немного энергии. Если «Вояджер-1» не может передавать сигналы, было бы бесполезно повторно передавать несуществующие сигналы.