Lista de objetos artificiales que abandonan el 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 de Neptuno. Los planetas muy masivos atraen a las naves espaciales hacia ellos mediante la fuerza gravitacional; 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 más allá del planeta ganando velocidad debido a la aceleración gravitacional; esto se llama asistencia por gravedad (o “tirachinas gravitacional”).

Del Sistema Solar están saliendo varias sondas espaciales y las etapas superiores de sus vehículos de lanzamiento , todas ellas lanzadas por la NASA . Tres de las sondas, Voyager 1 , Voyager 2 y New Horizons, siguen funcionando y son contactadas periódicamente por radiocomunicación, mientras que Pioneer 10 y Pioneer 11 ya no existen. Además de estas naves espaciales, algunas etapas superiores y pesos de desgiro están abandonando el Sistema Solar, suponiendo que continúen con sus trayectorias.

Estos objetos abandonan el Sistema Solar porque su velocidad y dirección los alejan del Sol y, a su distancia del Sol, su atracción gravitacional no es suficiente para atraer a estos objetos hacia atrás o ponerlos en órbita. No son inmunes a la atracción gravitacional del Sol y están siendo frenados, pero aún viajan por encima de la velocidad de escape para abandonar el Sistema Solar y adentrarse en el espacio interestelar .

Sondas de exploración planetaria

• Pioneer 10 – lanzado 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 134unidades astronómicas(UA; una UA es aproximadamente la distancia promedio entre la Tierra y el Sol: 150 millones de kilómetros (93 millones de millas)).^[1]
• Pioneer 11 : lanzado en 1973, pasó por Júpiter en 1974 ySaturnoen 1979. El contacto se perdió en noviembre de 1995 y se estima que está a 111 AU.^[2] La nave espacial se dirige hacia la constelación deAquila, al noroeste de la constelación deSagitario. Salvo que se produzca un incidente,la Pioneer 11pasará cerca de una de las estrellas de la constelación dentro de 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 laheliosferahaciaespacio interestelara 119 AU el 5 de noviembre de 2018.^[4] La Voyager 2es Aún en activo. No se dirige hacia ninguna estrella en particular, aunque dentro de unos 40.000 años debería pasar a 1,7 años luz de la estrellaRoss 248.^[5]Si no se le molesta durante296.000 años, debería pasar junto a la estrellaSirioa una distancia de 4,3 años luz.^{[ cita necesaria ]}
• La Voyager 1 , lanzada en septiembre de 1977, pasó por Júpiter en 1979 y por Saturno en 1980, realizando una aproximación especial aTitán. La sonda pasó laheliopausaa 121 UA el 25 de agosto de 2012 para entrar enel espacio interestelar.^[6] La Voyager 1todavía está activa. Se dirige hacia un encuentro con la estrellaGliese 445(AC +79 3888), que se encuentra a 17,6 años luz de la Tierra, dentro de unos 40.000 años.^[7]
• New Horizons : lanzada en 2006, la sonda pasó por Júpiter en 2007 ypor Plutónel 14 de julio de 2015. Pasó por elobjetodel cinturón de Kuiper486958 Arrokothel 1 de enero de 2019, como parte de la Misión Extendida del Cinturón de Kuiper (KEM).^[8]El 17 de abril de 2021, alcanzó una distancia de 50 AU del Sol.^[9]

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

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

Velocidad y distancia del Sol.

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

Nota: Datos anteriores al 17 de diciembre de 2023. Fuente: JPL, ^[15] NASA SSD Simulator, ^[16] y para New Horizons. ^[17]

La velocidad de escape solar es 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), ^[18] y cae a 42,1 km/s (94.000 mph) a la distancia de la Tierra del Sol (1 AU ), y 4,21 km /s (9.400 mph) a una distancia de 100 AU. ^{[19] [20]}

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

Para salir del Sistema Solar, la sonda necesita alcanzar la velocidad de escape local. Después de abandonar la Tierra, la velocidad de escape del Sol es de 42,1 km/s. Para alcanzar esta velocidad, es muy ventajoso utilizar también 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 con ayuda de la gravedad .

Etapas de propulsión

Un motor de cohete Star-48 como el que se utilizó para lanzar la sonda New Horizons

Cada sonda planetaria fue colocada en su trayectoria de escape mediante un cohete de varias etapas , cuya última etapa termina casi en la misma trayectoria que la sonda que lanzó. Debido a que estas etapas no pueden guiarse activamente, sus trayectorias ahora son diferentes de las sondas que lanzaron (las sondas fueron guiadas con pequeños propulsores que permitieron cambios de rumbo). 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 Pioneer 10 , una variante TE364-4 del cohete de combustible sólido Star-37 . ^[21]
• Cuarta etapa Voyager 1 , un cohete de combustible sólido Star 37E. ^[22]
• Cuarta etapa Voyager 2 , un cohete de combustible sólido Star 37E. ^[22]
• La tercera etapa de New Horizons , un cohete de combustible sólido Star 48B , está en una trayectoria de escape similar fuera del Sistema Solar hacia 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 . ^{[23] [24]} Esto fue cuatro meses después del sobrevuelo de Plutón de New Horizons . ^[25]

Además, se utilizaron dos pequeños pesos yo-yo colocados en cables para reducir el giro de la sonda New Horizons antes de su liberación desde el cohete de la tercera etapa. Una vez que se redujo la velocidad de giro, estas masas y los cables se liberaron y, por lo tanto, también se encuentran en una trayectoria de escape fuera del Sistema Solar. ^{[26] [27]}

Ninguno de los objetos anteriores es rastreable: no tienen energía ni antenas de radio, giran incontrolablemente y son demasiado pequeños para ser detectados. Sus posiciones exactas son imposibles de conocer más allá de sus trayectorias de escape proyectadas del Sistema Solar.

Se cree que la tercera etapa del Pioneer 11 está en órbita solar porque su encuentro con Júpiter no habría resultado en un escape del Sistema Solar. ^{[22] [ se necesita una mejor fuente ]} Pioneer 11 ganó la velocidad requerida para escapar del Sistema Solar en su posterior encuentro con Saturno. ^{[ dudoso ]}

El 19 de enero de 2006, la nave espacial New Horizons a Plutón fue lanzada directamente en 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 , Centaur superior. etapa y tercera etapa Star 48B . ^[28] New Horizons pasó la órbita de la Luna en sólo nueve horas. ^{[29] [30]} El encuentro posterior con Júpiter solo aumentó su velocidad y permitió que la sonda llegara a Plutón tres años antes que sin este encuentro.

Así, los únicos objetos hasta la fecha que se lanzaron directamente a una trayectoria de escape solar fueron la nave espacial New Horizons , su tercera etapa y las dos masas de despin. La etapa New Horizons Centaur (segunda) no escapa; está en una órbita heliocéntrica (solar) de 2,83 años. ^[23]

Las etapas Pioneer 10 y 11 , y Voyager 1 y 2 Centaur (segunda) también se encuentran en órbitas heliocéntricas. ^{[27] [31]}

Futuro

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 recolectados por) otro objeto, podrían sobrevivir incluso a la existencia de la Secuencia Principal de la vida del Sol, dentro de miles de millones de años. ^[32] Una escala de tiempo estimada en cuanto a la probabilidad de que la nave espacial Pioneer o Voyager colisione con una estrella (o remanente estelar) es de 10 ²⁰ (100 quintillones) de años. ^{[33] [34]} Sin embargo, es muy poco probable que ganen suficiente velocidad para escapar de la Vía Láctea ^[33] (o su futura fusión con la galaxia de Andrómeda ) hacia el 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 cerrada en 2008. Ulises se encuentra actualmente en una órbita de inclinación de 79° alrededor del Sol con su apoapsis cruzando la órbita de Júpiter. En noviembre de 2098, realizará otro sobrevuelo cercano a Júpiter, cruzando entre las órbitas de Europa y Ganímedes . Después de esta maniobra de resortera, posiblemente entrará en una trayectoria hiperbólica alrededor del Sol y eventualmente abandonará el Sistema Solar. ^[35]

Ulysses ahora está apagado porque su suministro de energía RTG se ha agotado, por lo que no se puede contactar con él y no se puede rastrear ni guiar 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
• 
  Concepto artístico de Pioneer 10 / Pioneer 11
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  Concepto artístico del Pioneer 10 cerca de Júpiter
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  Concepto artístico de Nuevos Horizontes acercándose a Plutón .
• 
  Concepto artístico de Nuevos Horizontes cerca de Plutón .

Ver 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 sobre cuerpos extraterrestres
• efecto oberth

Referencias

1. "Datos y posición en vivo de Pioneer 10". TheSkyLive.com . Consultado el 11 de agosto de 2019 .
2. "Datos y posición en vivo de 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'". Noticias de la BBC . 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. Harwood, William (12 de septiembre de 2013). "La Voyager 1 finalmente cruza el espacio interestelar". Noticias CBS . Archivado desde el original el 13 de septiembre de 2013 . Consultado el 6 de junio de 2024 .
7. Wall, Mike (13 de septiembre de 2015). "Viajero interestelar: sonda Voyager 1 de la NASA en un viaje de 40.000 años a una estrella distante" . Consultado el 4 de junio de 2018 .
8. Brown, Dwayne (1 de julio de 2016). "New Horizons recibe la extensión de la misión al cinturón de Kuiper, Dawn permanecerá en Ceres" (Presione soltar). Washington DC. NASA. Archivado desde el original el 20 de agosto de 2016 . Consultado el 6 de octubre de 2016 .
9. "New Horizons de la NASA alcanza un hito espacial poco común". NASA . 15 de abril de 2021 . Consultado el 6 de junio de 2024 .
10. 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 .
11. Cranor, David (4 de diciembre de 2017). "Cuando las Voyagers pasaron a los Pioneros". Nada más poderoso . Consultado el 4 de diciembre de 2017 .
12. "Voyager - La misión interestelar". Laboratorio de Propulsión a Chorro . NASA.
13. "Distancia entre el Sol y la Voyager 2".
14. "Distancia entre el Sol y Pioneer 10".
15. "Voyager - Estado de la misión". Laboratorio de Propulsión a Chorro . NASA . Consultado el 4 de noviembre de 2019 .
16. "Nave espacial escapando del Sistema Solar". Cielos arriba . Chris turba . Consultado el 29 de agosto de 2021 .
17. Talbert, Tricia (15 de abril de 2021). "New Horizons de la NASA alcanza un hito espacial poco común". NASA . Archivado desde el original el 22 de agosto de 2022 . Consultado el 18 de abril de 2021 .
18. "¿Qué es la velocidad de escape?". www.qrg.northwestern.edu . Consultado el 25 de octubre de 2018 .
19. "velocidad de escape solar a 100 AU - Wolfram | Alpha". www.wolframalpha.com .
20. "WikiHow: Cómo calcular la velocidad de escape" . Consultado el 17 de diciembre de 2018 .
21. "NASA - Historia del lanzamiento de Glenn Pioneer de la NASA". NASA . Archivado desde el original el 13 de julio de 2017 . Consultado el 1 de abril de 2015 .
22. "cohetes - ¿Dónde están las etapas superiores de las etapas Voyager/Pioneer? - Space Exploration Stack Exchange". stackexchange.com .
23. Stern, Alan; Guo, Yanping (28 de octubre de 2010). "¿Dónde está el escenario Centauro de New Horizons?". Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins .
24. "Motor de tercera etapa Star 48b - Unmanned Spaceflight.com". vuelo espacial no tripulado.com .
25. Malik, Tariq (26 de enero de 2006). "Propulsor abandonado para adelantar la sonda de Plutón a Júpiter". Espacio.com . Consultado el 2 de enero de 2019 .
26. Pierre Bauduin. "Nuevos horizontes". weebau.com .
27. "Sondas del espacio profundo y otros objetos fabricados por el hombre más allá del espacio cercano a la Tierra". johnstonsarchive.net .
28. Scharf, Caleb A. (25 de febrero de 2013). "¿La nave espacial más rápida de todos los tiempos?". Científico americano . Consultado el 12 de julio de 2017 .
29. Neufeld, Michael (10 de julio de 2015). "Primera misión a Plutón: el difícil nacimiento de nuevos horizontes". Smithsoniano . Consultado el 21 de abril de 2018 .
30. "Nuevos horizontes: descripción general de la misión" (PDF) . Servicios de lanzamiento internacional. Enero de 2006. Archivado desde el original (PDF) el 9 de septiembre de 2016 . Consultado el 21 de abril de 2018 .
31. https://usspaceobjectsregistry.state.gov/Lists/SpaceObjects/DispFormaspx?ID=3348.html ^{[ enlace muerto permanente ]}
32. "Lanzándose a través del vacío". Tiempo . 20 de junio de 1983. Archivado desde el original el 22 de diciembre de 2008 . Consultado el 5 de septiembre de 2011 .
33. Bailer-Jones, Coryn AL; Farnocchia, Davide (3 de abril de 2019). "Futuros sobrevuelos estelares de las naves espaciales Voyager y Pioneer". Notas de investigación de la Sociedad Astronómica Estadounidense . 3 (59): 59. arXiv : 1912.03503 . Código Bib : 2019RNAAS...3...59B. doi : 10.3847/2515-5172/ab158e . S2CID  134524048.
34. "Calcular el tiempo que tardarán las naves espaciales en encontrar su camino hacia otros sistemas estelares". Phys.org . Diciembre de 2019.
35. "El orbitador solar Ulysses finaliza su misión después de 18 años". Reuters . Julio de 2009.

enlaces externos

• Nave espacial escapando del Sistema Solar en Heavens-above.com
• NASA = Explicando las ayudas de la gravedad planetaria
• Futuros sobrevuelos estelares de las naves espaciales Voyager y Pioneer determinados utilizando Gaia Data Release 2