Si la Voyager 1 está tan lejos del Sol, ¿cómo genera energía para transmitir información a la Tierra?

¡Buena pregunta! Obviamente a una distancia de más de 20.5 billones de km, V’ger 1 está demasiado lejos del Sol para el uso de células solares fotovoltaicas.

Afortunadamente, los ingenieros-diseñadores de Voyager 1 habían planeado eso. Voyager es alimentado eléctricamente por un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) alimentado por Plutonio 238, un isótopo que se descompone alfa con una vida media de 87.7 años. Este RTG toma la energía térmica generada por la rápida descomposición del PU238 convirtiéndola en electricidad a través de termopares (dispositivos que convierten el calor en electricidad de forma similar a cómo los fotovoltaicos convierten la luz en electricidad).

Los 3 RTG de Voyagers producen cada uno alrededor de 160 vatios, aunque después de 87.7 años esto disminuirá a la mitad. Así es como Voyager 1 alimenta su transmisor de radio (y otros sistemas) para transmitir información a la Tierra.

A su distancia actual, las señales de radio de V1 tardan más de 19 horas en llegar a la NASA.

Así es como se ve un gránulo de Pu238 … brilla al rojo vivo por la energía de su desintegración alfa.

Un trozo de óxido de metal radiactivo. Cada nave espacial Voyager estaba repleta de algo llamado generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG). Básicamente, es un dispositivo que toma el calor producido por un metal radiactivo en descomposición y lo convierte en electricidad. Al principio, eso fue alrededor de 470 W de potencia. Ahora es más como 255 W. Lo mejor de todo, la potencia de salida no depende de la luz solar, solo del tiempo desde que se hizo el RTG. La NASA ha utilizado RTG para todas las misiones anteriores a Júpiter donde los paneles solares simplemente no son lo suficientemente eficientes como para valer el peso de llevarlos o el costo de fabricarlos. Los RTG también se pueden usar para operaciones de mayor potencia, como el Curiosity Mars Rover.

La Voyager también tiene la mayoría de sus instrumentos apagados. Solo unos pocos son realmente relevantes para mantener a la nave espacial sabiendo dónde está la Tierra y hacer mediciones útiles de la región del espacio donde el viento solar golpea el espacio interestelar (la heliopausa). La Voyager tampoco necesita maniobrar o girar mucho, por lo que los propulsores pueden mantenerse alejados. Eso ayuda a ahorrar energía para la radio y los pocos instrumentos útiles (aunque en cuestión de años, la Voyager se quedará sin energía).

Ahora, si quiere decir que la señal de la Voyager es débil, lo es. Sin embargo, utilizamos la Red del Espacio Profundo (un conjunto de tres instalaciones de radioastronomía espaciadas uniformemente en todo el mundo, en California, España y Australia). La antena de radio más grande tiene 70 m de ancho, lo que significa que puede enfocar casi 5000 veces más ondas de radio en su detector que incluso una antena parabólica de TV grande. Agregue que los científicos de la NASA saben exactamente dónde buscar la Voyager y qué frecuencia sintonizar el receptor para que salga la onda portadora de la Voyager. (Y ayuda que la mayoría de los objetos naturales no se vean como una fuente de radio artificial).

Ahora, si la Voyager quiere enviar datos de vuelta, o escuchar comandos de la NASA, tiene que hacerlo muy lentamente, para que no confunda el ruido (que puede considerarse ‘estático’) con una señal real, porque la señal Es muy débil. Pero aún podemos escucharlo.

A diferencia de la mayoría de los satélites, el Voyager 1 no utiliza energía solar para funcionar. En realidad usa energía nuclear.

Las sondas Voyager utilizan un generador termoeléctrico radioisotópico [1]. Es un dispositivo simple para generar energía a partir de materiales radiactivos (es el mismo dispositivo que se muestra en la película “The Martian”).

A diferencia de una planta de energía nuclear que utiliza una reacción de fisión nuclear controlada, un RTG utiliza el calor de la descomposición natural de los materiales radiactivos para producir electricidad. Produce poca energía y la energía decae con el tiempo. Sin embargo, es simple, no tiene partes móviles y puede durar siglos.

Notas al pie

[1] Generador termoeléctrico de radioisótopos – Wikipedia

Voyager utiliza generadores térmicos de radioisótopos. Desde el último informe de estado semanal publicado (en 2015) en Voyager Weekly Reports El RTG de la Voyager 1 estaba produciendo 254.6 vatios, que es 22.8 vatios más de lo necesario. A modo de comparación, a fines de 1995 (20 años antes) estaba produciendo 339 vatios con un margen de 40 vatios. No estoy seguro de por qué el margen no es mayor para 1995, pero tal vez eso sea margen sobre la necesidad pronosticada (es decir, cuánta energía tuvieron que descargar como calor: el RTG emite calor constante).

Voyager no está transmitiendo tanta potencia: verás 22,4 vatios en la web, pero el informe JPL en realidad ofrece más opciones: banda S de alta potencia a 19W y baja potencia a 6 W o 18 y 12W para banda X . Se necesita entre 33 y 91 vatios de potencia de CC para ejecutar el amplificador y aproximadamente otros 20 W para ejecutar el resto del subsistema de telecomunicaciones.

Voyager tiene un plato bastante grande, por lo que recoge 48 dB de ganancia en la banda X

Aquí está el informe sobre Voyager Telecom:
https://descanso.jpl.nasa.gov/DP …

A lo largo de los años en que la Voyager ha estado volando, ha habido mejoras en las estaciones terrestres de la Red del Espacio Profundo: las antenas se ampliaron de 64 metros de diámetro a 70 metros, etc.

Aquí hay un sitio genial donde puedes ver el estado de la estación DSN en tiempo real.
Red de espacio profundo ahora

En este momento, parece que Voyager 2 se está recibiendo en Canberra a 160 bits / segundo.

Baterías radiactivas! ¡No es tu Duracel promedio!

Las sondas Voyager 1 utilizan tres generadores termoeléctricos radioisotópicos (RTG) montados en una pluma. Cada MHW-RTG contiene 24 esferas de óxido de plutonio-238 prensado. Los RTG generaron aproximadamente 470 W de energía eléctrica en el momento del lanzamiento, y el resto se disipó como calor residual. Se estima que lo harán La producción de energía de los RTG disminuye con el tiempo (debido a la vida media de 87.7 años del combustible y la degradación de los termopares), pero los RTG de la nave continuarán apoyando algunas de sus operaciones hasta 2025.

A partir del 12 de octubre de 2017, la Voyager 1 tiene el 72.84% del plutonio-238 que tenía en el lanzamiento. Para 2050, le quedará el 56.5%.

Voyager 1 – Wikipedia

Dos palabras: señales de radio. Comunicación de antaño. La sonda tiene dos antenas que apuntan hacia la Tierra. Envían y reciben ondas de radio a través de las tres estaciones de la Red del Espacio Profundo de la Tierra. Aquí hay algunos detalles técnicos: transmite el Canal 18 de la Red de Espacio Profundo utilizando una frecuencia de 2.3GHz u 8.4 GHz, mientras que las señales de la Tierra al Voyager se emiten a 2.1 GHz.

Si el Voyager 1 no puede comunicarse con la Tierra, en realidad almacena los datos en una grabadora digital de hasta 64 KB y los transmite más tarde. ¡Las señales llegan a la Tierra hasta 19 horas!

El espacio vital y el lote

Voyager 1 tiene dos tipos de sistema para alimentarlo. El primero son foto generadores eléctricos. Paneles solares en resumen. Funcionaron bien cuando la sonda estaba cerca del sol, hasta Saturno más o menos. Después de eso y especialmente ahora, cuando el sol es tan bueno como cualquier otra estrella, son bastante inútiles para funcionar. Aquí es cuando miramos el segundo sistema. Generador de energía termoeléctrica nuclear de Voyager. Básicamente una pequeña planta de energía nuclear. Éste utiliza plutonio-239 y es un reactor tradicional de tipo fisión. Sin embargo, incluso ahora se está desvaneciendo. El plutonio 239 puede tener una vida media larga, pero a medida que la radioactividad de la celda de combustible se agota, la potencia que genera se vuelve más débil. Ahora, en su mayor parte, mantenemos al viajero casi apagado y solo lo encendemos para ocasiones especiales, como su entrada en la heleopausa o tomar una fotografía de todo el sistema solar.

Hola, Quorans: Un poco fuera de tema, pero aquí hay una foto de la sala de Control de Misión de JPL tomada hace unas horas hoy. Puede ver en la pantalla superior qué platos de Deep Space Network están enviando o recibiendo datos de naves espaciales robóticas. El plato en el centro de la fila inferior está recibiendo datos, a través de las instalaciones de Canberra, de la Voyager 2. En la actualidad, una señal de esa Voyager tarda más de 32 horas en llegar a la Tierra. Estuve sentado en Mission Control durante 2 horas ayudando con los visitantes. La señal VG2 se recibió todo el tiempo, poco a poco.

¡Es muy sorprendente ver que ni siquiera puede llegar a un solo día ligero de distancia, a pesar del viaje en curso durante unos 40 años! Al observar este ejemplo, uno puede percibir más fácilmente los enormes límites giganicos del universo.

La clave en mente es que la situación de la Voyager se parece mucho a los teléfonos celulares.

Los teléfonos celulares por sí mismos tendrían un alcance horrible para enviar o recibir. El secreto de su funcionamiento es la sensibilidad de las antenas celulares que lo compensan.

Es exactamente la misma situación para la Voyager. Las únicas antenas que pueden recibir la señal débil de Voyager son las de la Red del Espacio Profundo. Y cuanto más se aleja de nosotros, más débil se vuelve la señal. Lo más probable es que perdamos la capacidad de recibir esa señal antes de que la Voyager se quede completamente sin energía.

Respuesta simple: no usan un panel solar , usan un pequeño reactor nuclear llamado RTG .

* si lees el libro llamado ” el marciano “. Es lo que mantuvo caliente a Mark Whatney

La Voyager tiene un sistema de energía propio que durará indefinidamente; Un generador termoeléctrico de radioisótopos.

La Voyager 1 funciona con combustible nuclear. La descomposición del combustible nuclear produce calor que se utiliza para producir electricidad para sus diversas operaciones. Accionará al viajero hasta 2025.