1970 年代に打ち上げられた宇宙探査機は、科学探査のためのデータを提供し続け、毎年恒例の天文イベントの主役となっています。毎年、特定の期間中に、地球とこれらのデバイスの間の距離が一時的に減少することがテレメトリ データによって示されます。この記録は船が針路を反転したことを意味するのではなく、むしろ天力学が軌道速度の違いにより接近に変化を生み出したことを意味します。
星間空間を通過する船の巡航速度は、最初のユニットでは平均毎秒 17 キロメートル、2 番目のユニットでは毎秒 16 キロメートルの一定の平均速度を維持します。地球はかなり速い速度で太陽の周りを移動し、秒速約 30 キロメートルに達します。この運動ダイナミクスの違いにより、惑星とロボット装置の間の距離が一時的に短くなる効果が生じます。
2 月から 6 月の間、地球の楕円運動により、地球は宇宙船の進行方向に沿った軌道を描きます。この運動の実際的な結果は距離測定の減少であり、このサイクルは最初の打ち上げ以来毎年繰り返されており、惑星が太陽軌道を維持する限り発生し続けます。
宇宙における軌道力学と相対運動
この変動を理解するには、天力学と太陽系を支配する法則の分析が必要です。地球は、その系の中心星の周りを連続した楕円軌道で運動します。この一定の曲率により、最後の重力操作後に機器が想定する直線軌道と比較して、惑星の角度と相対位置が毎日変化します。
惑星が探査機の脱出ベクトルと一致する軌道の位相に入ると、毎秒 30 キロメートルの最高速度により、地球は探査機がカバーした空間の一部を補うことができます。このシナリオは、円形軌道上の車両が、隣接する直線を移動する物体と同じ方向に移動することに似ています。
天文記録によると、距離は時間の経過とともに波状の曲線で変化します。北半球では、晩春から初夏にかけて、年間分離低気圧が観察されます。この変曲点を過ぎると、地球の軌道の曲率によって地球は逆方向に進みます。
深宇宙で測定する場合、このズームインとプルアウトの効果には正確な計算が必要です。宇宙技術者は、コマンドの送信時間と科学データ パケットの受信をスケジュールするときに、これらの年間変動を考慮して、受信アンテナの校正を確実に行います。
天文学的な距離と継続的な監視
テレメトリ データはマシンの現在位置を示します。第 1 四半期の初めに、追跡システムは、ミッションの 2 番目の部隊が地球から 143 天文単位以上離れていることを示しました。 1 天文単位は地球と太陽の間の平均距離に相当し、約 1 億 5,000 万キロメートルを表します。
軌道接近ウィンドウ中に、この分離はわずかな数学的収縮を受けます。 6 月までに行われた測定では、絶対距離の数値に対する地球速度の直接的な影響が示されており、天文単位の小数点以下の桁の変動が記録されています。
現在の軌道は、打ち上げ時に実行された航行計画から得られます。当初の旅程には、木星、土星、天王星、海王星の重力を利用して装置を加速し、太陽の磁気の影響から遠ざける方向に向けて、太陽系の巨大ガス惑星のフライバイが含まれていた。
未知と星間フロンティアへの軌跡
ミッションの最初のユニットは同様の軌道力学を特徴としており、通信工学のためにより極端な距離で動作します。この装置は地球から約 172 天文単位の位置にあり、257 億キロメートルを超える距離を航行します。この立場は、太陽風の影響が銀河宇宙線と外部磁場に取って代わられる環境で動作する、これまで宇宙に送られた最も遠い人工物体であることを確固たるものとします。
太陽圏を横断することでミッションの段階が変わりました。最初の探査機は 2012 年に太陽粒子バブルを通過し、続いて 2018 年に姉妹探査機が通過しました。現在、両方とも星間物質を巡航し、太陽領域の外側のプラズマ密度に関するデータを収集しています。最初のユニットの優れた分離速度により、たとえ地球の公転周期によって一時的に減少したとしても、記録的な距離の維持が保証されます。
深宇宙ネットワークとの通信
数百億キロメートル離れたところにある人工物との連絡を維持するには、世界中に分散された無線アンテナのグローバル複合体である深宇宙ネットワークの使用が必要です。これらの設備は、搭載された送信機から発信された信号を捕捉し、本来の出力の数分の一で地球に到達します。通信プロセスでは、無線信号が光の速度で伝わるため、大幅な遅延が生じるという事実に対処します。最も遠い船は技術的なマイルストーンに達し、地球から1光日に相当する距離に達する予定だ。約 259 億キロメートル離れた宇宙のこの時点では、飛行管制官から送信されたコマンドが搭載コンピューターで受信されるまでに 24 時間かかります。実行の確認にはさらに 24 時間の往復移動が必要となり、1 回の技術的なやり取りで合計丸 2 日のコミュニケーション サイクルが必要になります。
科学機器の段階的な停止
コンポーネントの劣化は、科学的作業の継続に制限を課します。船の電力供給は、プルトニウムの崩壊によって発生する熱を電気に変換する放射性同位体熱電発電機に依存しており、深宇宙にソーラーパネルを設置する必要がありません。
利用可能な電力が減少したため、エンジニアはエネルギー管理戦略を採用しました。残りの電荷を保存し、宇宙粒子センサーの寿命を延ばすために、重要でない機器と二次システムのヒーターは体系的にオフにされます。
ゴールドレコードの遺産
技術的な予測によれば、利用可能な電力はあと数年間は基本的なテレメトリ操作を維持できると考えられます。電圧降下によりミッションは今後10年以内に終了し、地球基地への科学データの送信が中断されることになる。
建造物に搭載された金色のディスクには、音声、複数の言語での挨拶、地球を表す画像が含まれています。これらの人工物は、星間空間の条件に長期間耐えられるよう、耐久性のある素材で設計されています。
終わりのない旅
通信が失われた後も、確立された軌道は変化せず、最初のユニットはへびつかい座に向かい、2番目のユニットはペガスス座に向かって進み、摩擦の影響を受けることなく真空宇宙を無限に移動します。
