Voyager: Es en "órbita" y va a volver?

Question

Este Phys.SE pregunta acerca de Voyager me puso a pensar, y yo no veo una respuesta:

La gravedad todo lo que sube, tiene que bajar.

Se Voyager, en su trayectoria actual, nunca se tira de nuevo en nuestro Sistema Solar? Por lo tanto, tiene una órbita?

Es Voyager, más o menos, un largo período de "cometa" ahora?

Answer 1

Las Voyager pasado velocidad de escape para el sistema solar utilizando gravitacional aumenta de Júpiter, así que casi seguro que nunca de volver a nosotros. Para ver esto, acabamos de calcular la energía total (dividido por la masa de la sonda) utilizando la fórmula \begin{align} \frac{E}{m_{\mathrm{probe}}} & = \frac{1}{2} v_{\mathrm{probe/sun}}^2 - G \frac{M_{\odot}}{r_{\mathrm{probe/sun}}}\tag1 \end{align} y si sale positivo, la sonda no está obligado a que el sol nunca más.

La NASA proporciona el estado de los Voyagers 1 y 2 y, a partir de este escrito, hemos \begin{equation}\begin{aligned} \mathrm{Voyager\ 1:\ } v_{\mathrm{probe/sun}} &= 1.6999\times 10^4 \frac{\operatorname{m}}{\operatorname{s}} & r_{\mathrm{probe/sun}} & = 2.1117 \times10^{13}\operatorname{m} \\ \mathrm{Voyager\ 2:\ } v_{\mathrm{probe/sun}} &= 1.5374\times10^4 \frac{\operatorname{m}}{\operatorname{s}} & r_{\mathrm{probe/sun}} & = 1.7452 \times10^{13}\operatorname{m}. \end{aligned} \tag2\end{equation} Dejar caer los valores de (2) en (1) resultados en \begin{equation}\begin{aligned} \mathrm{Voyager\ 1:\ } \frac{E}{m_{\mathrm{probe}}} &= 1.44\times 10^8 \frac{\operatorname{J}}{\operatorname{kg}} \\ \mathrm{Voyager\ 2:\ } \frac{E}{m_{\mathrm{probe}}} &= 1.18\times 10^8 \frac{\operatorname{J}}{\operatorname{kg}}. \end{aligned} \end{equation}

Como se puede ver, esas energías son muy positivos, por lo que las sondas están completamente independiente del sistema solar. Para su referencia, la velocidad de escape del sistema solar (la velocidad en la que la energía es $0$) en la órbita de la Tierra es $42,000 \operatorname{m}/\operatorname{s}$, y en la órbita de Neptuno es $7,400\operatorname{m}/\operatorname{s}$.

Answer 2

"lo que viene (?) hasta tiene que bajar" está mal si la cosa va para arriba lo suficientemente rápido:

https://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity

Hay una cierta velocidad por encima de la cual un cuerpo no va a regresar debido a la gravedad. Para la tierra, esta velocidad es de alrededor de 11 km/s, la Voyager 1 había una velocidad inicial de 15 km/s (fuente: wikipedia en alemán), así que no, la Voyager 1 no volverá nunca.

editar:

Ahora que he encontrado que la velocidad de escape del "Sistema" de la Tierra y el Sol es de alrededor de 16 km/s (https://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity#List_of_escape_velocities), las cosas parecen ser más complicado...