Lista de objetos artificiales que salen del Sistema Solar

Las naves espaciales que han abandonado o están a punto de abandonar el Sistema Solar se representan como cajas cuadradas.

Trayectorias de naves espaciales distantes desde su lanzamiento hasta 2030

Arriba: vista polar; abajo: vista ecuatorial

Gráfico de la velocidad heliocéntrica de la Voyager 2 en función de su distancia al Sol, que ilustra el uso de la asistencia gravitatoria para acelerar la nave espacial por parte de Júpiter, Saturno y Urano, y finalmente su encuentro con Tritón, el planeta de Neptuno. Los planetas muy masivos atraen a las naves espaciales hacia ellos, a través de la fuerza gravitatoria; esta fuerza acelera la nave espacial. Si la nave espacial no está en una trayectoria de colisión con el planeta, y la nave espacial viaja más rápido que la velocidad de escape del planeta, la nave espacial pasará por delante del planeta ganando velocidad gracias a la aceleración gravitatoria; esto se llama asistencia gravitatoria (o "tirachinas gravitacional").

Varias sondas espaciales y las etapas superiores de sus vehículos de lanzamiento están abandonando el Sistema Solar , todas ellas lanzadas por la NASA . Tres de las sondas, Voyager 1 , Voyager 2 y New Horizons , siguen funcionando y se establece contacto con ellas regularmente por radiocomunicación, mientras que Pioneer 10 y Pioneer 11 ya no funcionan. Además de estas naves espaciales, algunas etapas superiores y contrapesos de despin están abandonando el Sistema Solar, suponiendo que continúen sus trayectorias.

Estos objetos abandonan el Sistema Solar porque su velocidad y dirección los alejan del Sol y, a su distancia del Sol, la atracción gravitatoria no es suficiente para atraerlos hacia atrás o hacia la órbita. No son inmunes a la atracción gravitatoria del Sol y se están frenando, pero siguen viajando a una velocidad superior a la de escape para abandonar el Sistema Solar y dirigirse hacia el espacio interestelar .

Sondas de exploración planetaria

• Pioneer 10 – lanzada en 1972, pasó porJúpiteren 1973 y se dirige haciaAldebarán(a 65 años luz de distancia) en la constelación deTauro. El contacto se perdió en enero de 2003 y se estima que pasó a 134unidades astronómicas(UA; una UA es aproximadamente la distancia media entre la Tierra y el Sol: 150 millones de kilómetros (93 millones de millas)).^[1]
• Pioneer 11 – lanzada en 1973, pasó cerca de Júpiter en 1974 yde Saturnoen 1979. El contacto se perdió en noviembre de 1995 y se estima que se encuentra a 111 UA.^[2] La nave espacial se dirige hacia la constelación deAquila, al noroeste de la constelación deSagitario. Salvo que ocurra algún incidente,Pioneer 11pasará cerca de una de las estrellas de la constelación en unos 4 millones de años.^[3]
• Voyager 2 – lanzada en agosto de 1977, pasó por Júpiter en 1979, Saturno en 1981,Uranoen 1986 yNeptunoen 1989. La sonda abandonó laheliosferahaciael espacio interestelara 119 UA el 5 de noviembre de 2018.^[4] La Voyager 2todavía está activa. No se dirige hacia ninguna estrella en particular, aunque en aproximadamente 40.000 años debería pasar a 1,7 años luz de la estrellaRoss 248.[^5]Ross 248 y el Sol se aproximan actualmente y pasarán uno junto al otro en 36.000 años a una distancia de 3 años luz.^[6]Si no se perturba durante296.000 años,la Voyager 2debería pasar por la estrellaSirioa una distancia de 4,3 años luz.^[5]
• Voyager 1 – lanzada en septiembre de 1977, pasó por Júpiter en 1979 y Saturno en 1980, realizando un acercamiento especial a la lunaTitán. La sonda pasó laheliopausaa 121 UA el 25 de agosto de 2012, para entrar enel espacio interestelar.^[7] La ​​Voyager 1todavía está activa. En unos 40.000 años, la estrellaGliese 445(AC +79 3888) y el Sol volarán uno junto al otro a una distancia de 3,45 años luz, después de estar actualmente a 17,6 años luz uno de otro,^[8]conla Voyager 1acercándose a Gliese 445 en ese punto como 1,6 años luz.^[5][9]
• New Horizons , lanzada en 2006, pasó por Júpiter en 2007 ypor PlutónEl 1 de enero de 2019pasó por elobjeto486958 Arrokothdel cinturón de Kuiper^[10]El 17 de abril de 2021, alcanzó una distancia de 50 UA del Sol.^[11]

Aunque se lanzaron otras sondas antes, la Voyager 1 alcanzó una velocidad mayor y superó a todas las demás. La Voyager 1 superó a la Voyager 2 unos meses después del lanzamiento, el 19 de diciembre de 1977. ^[12] Superó a la Pioneer 11 en 1981, ^[13] y luego a la Pioneer 10, convirtiéndose en la sonda más alejada del Sol, el 17 de febrero de 1998. ^[14] La Voyager 2 se mueve más rápido que todas las demás sondas lanzadas antes que ella; superó a la Pioneer 11 a fines de la década de 1980 y luego a la Pioneer 10 , convirtiéndose en la segunda nave espacial más alejada del Sol, el 18 de julio de 2023. ^{[15] [16]}

Dependiendo de cómo le afecte la " anomalía Pioneer ", la New Horizons probablemente también sobrepasará a las sondas Pioneer , pero necesitará muchos años para hacerlo. Superará a la Pioneer 11 en 2143 y a la Pioneer 10 en 2314, pero nunca alcanzará a las Voyager . ^[13]

Velocidad y distancia del Sol

Para poner las distancias de la tabla en contexto, la distancia promedio de Plutón ( semieje mayor ) es de aproximadamente 40 UA.

Nota: Los datos anteriores corresponden al 24 de junio de 2024. Fuente: JPL, ^[17] Simulador SSD de la NASA, ^[18] y para New Horizons. ^[19]

La velocidad de escape solar es una función de la distancia (r) desde el centro del Sol, dada por

${\displaystyle v_{e}={\sqrt {\frac {2GM_{\text{sun}}}{r}}},}$

donde el producto G M _sol es el parámetro gravitacional heliocéntrico . La velocidad inicial requerida para escapar del Sol desde su superficie es de 618 km/s (1.380.000 mph), ^[20] y desciende a 42,1 km/s (94.000 mph) a la distancia de la Tierra al Sol (1 UA ), y a 4,21 km/s (9.400 mph) a una distancia de 100 UA. ^{[21] [22]}

• 
  Velocidad y distancia del Sol de las Voyager 1 y 2
• 
  Velocidad y distancia del sol de los Pioneer 10 y 11
• 
  Velocidad y distancia del Sol de New Horizons.

Para poder abandonar el Sistema Solar, la sonda debe alcanzar la velocidad de escape local. La velocidad de escape del Sol sin la influencia de la Tierra es de 42,1 km/s. Para alcanzar esta velocidad, resulta muy ventajoso utilizar como impulso la velocidad orbital de la Tierra alrededor del Sol, que es de 29,78 km/s. Al pasar más tarde cerca de un planeta, una sonda puede ganar velocidad adicional gracias a la asistencia gravitatoria .

Etapas de propulsión

Un motor de cohete Star-48 como el utilizado para lanzar la sonda New Horizons

Cada sonda planetaria fue colocada en su trayectoria de escape por un cohete de varias etapas , cuya última etapa termina en casi la misma trayectoria que la sonda que lanzó. Debido a que estas etapas no pueden ser guiadas activamente, sus trayectorias ahora son diferentes de las sondas que lanzaron (las sondas fueron guiadas con pequeños propulsores que permitieron cambios de curso). Sin embargo, en los casos en que la nave espacial adquirió velocidad de escape debido a una asistencia gravitatoria , las etapas pueden no tener un curso similar y existe la posibilidad extremadamente remota de que colisionen con algo. Las etapas en una trayectoria de escape son:

• Tercera etapa del Pioneer 10 , una variante TE364-4 del cohete de combustible sólido Star-37 . ^[23]
• Cuarta etapa de la Voyager 1 , un cohete de combustible sólido Star 37E. ^[24]
• Cuarta etapa de la Voyager 2 , un cohete de combustible sólido Star 37E. ^[24]
• La tercera etapa de New Horizons , un cohete de combustible sólido Star 48B , sigue una trayectoria de escape fuera del Sistema Solar similar a la de New Horizons , llegando incluso a Júpiter seis horas antes que New Horizons . El 15 de octubre de 2015, pasó por la órbita de Plutón a una distancia de 213 millones de kilómetros (más de 1 UA) de Plutón . ^{[25] [26]} Esto fue cuatro meses después del paso de New Horizons por Plutón. ^[27]

Además, se utilizaron dos pequeños pesos de des-giro con forma de yo-yo sobre cables para reducir la velocidad de giro de la sonda New Horizons antes de su lanzamiento desde el cohete de tercera etapa. Una vez que se redujo la velocidad de giro, estas masas y los cables se liberaron, y ahora también están en una trayectoria de escape fuera del Sistema Solar. ^{[28] [29]}

Ninguno de los objetos mencionados anteriormente es rastreable: no tienen energía ni antenas de radio, giran sin control y son demasiado pequeños para ser detectados. Sus posiciones exactas son desconocidas más allá de sus trayectorias de escape proyectadas del Sistema Solar.

Se cree que la tercera etapa de la Pioneer 11 está en órbita solar porque su encuentro con Júpiter no habría dado como resultado un escape del Sistema Solar. ^{[24] [ se necesita una mejor fuente ]} La Pioneer 11 ganó la velocidad necesaria para escapar del Sistema Solar en su posterior encuentro con Saturno. ^{[ dudoso – discutir ]}

El 19 de enero de 2006, la sonda New Horizons a Plutón fue lanzada directamente a una trayectoria de escape solar a 16,26 kilómetros por segundo (58.536 km/h; 36.373 mph) desde Cabo Cañaveral utilizando un Atlas V y el Common Core Booster , la etapa superior Centaur y la tercera etapa Star 48B . ^[30] New Horizons pasó la órbita de la Luna en solo nueve horas. ^{[31] [32]} El encuentro posterior con Júpiter solo aumentó su velocidad y permitió que la sonda llegara a Plutón tres años antes que sin este encuentro.

Por lo tanto, los únicos objetos que hasta la fecha se han lanzado directamente a una trayectoria de escape solar han sido la sonda New Horizons , su tercera etapa y las dos masas des-spin. La etapa Centaur (segunda) de New Horizons no está escapando; se encuentra en una órbita heliocéntrica (solar) de 2,83 años. ^[25]

Las etapas Pioneer 10 y 11 y Voyager 1 y 2 Centaur (segunda) también están en órbitas heliocéntricas. ^{[29] [33]}

Futuro

La Voyager 1 y los encuentros cercanos del Sol con otras estrellas en los próximos 100.000 años.

Dado el enorme vacío del espacio interestelar, es probable que todos los objetos enumerados aquí continúen en el espacio profundo en líneas de tiempo que, salvo la posibilidad excepcionalmente improbable de que colisionen con (o sean recogidos por) otro objeto, podrían durar incluso más que la existencia de la secuencia principal de la vida del Sol, miles de millones de años después. ^[34] Una escala de tiempo estimada en cuanto a la probabilidad de que la nave espacial Pioneer o Voyager colisionen con una estrella (o remanente estelar) es de 10 ²⁰ (100 quintillones) años. ^{[35] [36]} Sin embargo, es muy poco probable que ganen suficiente velocidad para escapar de la galaxia de la Vía Láctea ^[35] (o su futura fusión con la galaxia de Andrómeda ) al espacio intergaláctico .

Ulises

En 1990, la sonda solar Ulises fue lanzada hacia Júpiter con el fin de alcanzar una órbita heliocéntrica de alta inclinación sobre los polos del Sol; la nave espacial fue apagada en 2008. Ulises se encuentra actualmente en una órbita de 79° de inclinación alrededor del Sol con su apoapsis cruzando la órbita de Júpiter. En noviembre de 2098, tendrá otro sobrevuelo cercano a Júpiter, cruzando entre las órbitas de Europa y Ganimedes . Después de esta maniobra de honda, posiblemente entrará en una trayectoria hiperbólica alrededor del Sol y finalmente abandonará el Sistema Solar. ^[37]

Ulises se encuentra actualmente apagado debido a que su fuente de alimentación RTG se ha agotado, por lo que no se puede contactar con él ni rastrearlo ni guiarlo de ninguna manera desde 2009. Por lo tanto, su trayectoria exacta es desconocida ya que factores como la presión de la radiación solar podrían alterar significativamente su trayectoria de encuentro.

Galería

• 
  Fotografía de la Voyager 1 / Voyager 2
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  Concepto artístico del Pioneer 10 / Pioneer 11
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  Concepto artístico del Pioneer 10 cerca de Júpiter
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  Concepto artístico de la sonda New Horizons acercándose a Plutón .
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  Concepto artístico de New Horizons cerca de Plutón .

Véase también

• Sonda interestelar
• Viajes intergalácticos
• Lista de viajes interplanetarios
• Lista de misiones a los planetas exteriores
• Lista de orbitadores extraterrestres
• Lista de objetos artificiales en superficies extraterrestres
• Aterrizajes forzosos deliberados en cuerpos extraterrestres
• Efecto Oberth

Referencias

1. "Posición y datos en vivo del Pioneer 10". TheSkyLive.com . Consultado el 11 de agosto de 2019 .
2. "Posición y datos en vivo del Pioneer 11". TheSkyLive.com . Consultado el 11 de agosto de 2019 .
3. "Las misiones pioneras". NASA . 3 de marzo de 2015.
4. Gill, Victoria (10 de diciembre de 2018). «La sonda Voyager 2 de la Nasa abandona el Sistema Solar». BBC News . Consultado el 10 de diciembre de 2018 .
5. «Voyager – Misión – Misión interestelar». NASA. 22 de junio de 2007. Consultado el 14 de agosto de 2013 .
6. Bailer-Jones, CAL (agosto de 2022). "Estrellas que se acercan a un pársec del Sol: nuevos y más precisos encuentros identificados en la publicación de datos de Gaia 3". The Astrophysical Journal Letters . 935 (1). id. L9. arXiv : 2207.06258 . Código Bibliográfico :2022ApJ...935L...9B. doi : 10.3847/2041-8213/ac816a .
7. Harwood, William (12 de septiembre de 2013). «La Voyager 1 finalmente cruza al espacio interestelar». CBS News . Archivado desde el original el 13 de septiembre de 2013. Consultado el 6 de junio de 2024 .
8. Bobylev, Vadim V. (marzo de 2010). "Búsqueda de estrellas que se encuentren de cerca con el sistema solar". Astronomy Letters . 36 (3): 220–226. arXiv : 1003.2160 . Código Bibliográfico :2010AstL...36..220B. doi :10.1134/S1063773710030060. S2CID  118374161.
9. Wall, Mike (13 de septiembre de 2015). «Viajero interestelar: la sonda Voyager 1 de la NASA en un viaje de 40.000 años hacia una estrella distante» . Consultado el 4 de junio de 2018 .
10. Brown, Dwayne (1 de julio de 2016). «New Horizons recibe extensión de misión al cinturón de Kuiper, Dawn permanecerá en Ceres» (nota de prensa). Washington, DC. NASA. Archivado desde el original el 20 de agosto de 2016. Consultado el 6 de octubre de 2016 .
11. "La misión New Horizons de la NASA alcanza un hito espacial poco común". NASA . 15 de abril de 2021 . Consultado el 6 de junio de 2024 .
12. Gebhardt, Chris; Goldader, Jeff (20 de agosto de 2011). «Treinta y cuatro años después del lanzamiento, la Voyager 2 continúa explorando». nasaspaceflight.com . Consultado el 15 de julio de 2015 .
13. Cranor, David (4 de diciembre de 2017). "Cuando las Voyager pasaron a las Pioneer". Nada más poderoso . Consultado el 4 de diciembre de 2017 .
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20. "¿Qué es la velocidad de escape?". www.qrg.northwestern.edu . Consultado el 25 de octubre de 2018 .
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23. "NASA - Historial de lanzamiento de la NASA Glenn Pioneer". NASA . Archivado desde el original el 13 de julio de 2017 . Consultado el 1 de abril de 2015 .
24. "cohetes - ¿Dónde están las etapas superiores de las etapas Voyager/Pioneer? - Space Exploration Stack Exchange". stackexchange.com .
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27. Malik, Tariq (26 de enero de 2006). "Un cohete abandonado llegará antes que la sonda de Plutón a Júpiter". Space.com . Consultado el 2 de enero de 2019 .
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34. "Hurtling Through the Void". Time . 20 de junio de 1983. Archivado desde el original el 22 de diciembre de 2008 . Consultado el 5 de septiembre de 2011 .
35. Bailer-Jones, Coryn AL; Farnocchia, Davide (3 de abril de 2019). "Futuros vuelos estelares de las naves espaciales Voyager y Pioneer". Notas de investigación de la Sociedad Astronómica Estadounidense . 3 (59): 59. arXiv : 1912.03503 . Bibcode :2019RNAAS...3...59B. doi : 10.3847/2515-5172/ab158e . S2CID  : 134524048.
36. "Calculando el tiempo que tardarán las naves espaciales en encontrar su camino hacia otros sistemas estelares". Phys.org . Diciembre de 2019.
37. "El orbitador solar Ulysses finaliza su misión tras 18 años". Reuters . Julio de 2009.

Enlaces externos

• Naves espaciales escapando del Sistema Solar en heavens-above.com
• NASA = Explicando las ayudas gravitacionales planetarias
• Los futuros sobrevuelos estelares de las naves espaciales Voyager y Pioneer se determinan utilizando el Gaia Data Release 2