Пионер 10 - Pioneer 10

Пионер 10
Изображение художника о космическом корабле Pioneer на пути в межзвездное пространство. Jpg
Представление художника о Пионер 10 космический корабль
Тип миссииВнешняя Солнечная система и
исследование гелиосферы
ОператорСоединенные Штаты НАСА / ARC
COSPAR ID1972-012A
SATCAT нет.5860
Интернет сайтВеб-сайт Pioneer Project (в архиве)
Страница архива НАСА
Продолжительность миссии30 лет, 10 месяцев, 22 дня
Свойства космического корабля
ПроизводительСоединенные Штаты TRW
Стартовая масса258,8 кг (571 фунт)
Мощность155 Вт (на старте)
Начало миссии
Дата запуска2 марта 1972 г. (1972-03-02)
РакетаАтлас SLV-3C Кентавр-D Звезда-37Э
Запустить сайтмыс Канаверал LC-36A
Конец миссии
Последний контактПоследняя телеметрия 27 апреля 2002 г .; последний сигнал получен 23 января 2003 г. (2003-01-23)[1]
Пролетая Юпитер
Ближайший подход3 декабря 1973 г. (1973-12-03)[2]
Расстояние132 252 км (82 178 миль)
Пионер 10 - Пионер 11 - патч миссии - Pioneer patch.png 
Впечатление художника от Пионер 10'пролет Юпитер

Пионер 10 (первоначально обозначенный Пионер Ф) - американец Космический зонд, спущенный на воду в 1972 году и весом 258 килограммы (569 фунты ), выполнившего первую миссию на планету Юпитер.[3] После этого Пионер 10 стал первый из пяти искусственных объектов для достижения скорость убегания нужно покинуть Солнечную систему. Этот исследование космоса проект проводился Исследовательский центр НАСА Эймса в Калифорния, а космический зонд изготовил TRW Inc.

Пионер 10 был собран вокруг шестиугольника автобус с параболической тарелкой диаметром 2,74 метра (9 футов 0 дюймов) антенна с высоким коэффициентом усиления, и космический корабль был стабилизация вращения вокруг оси антенны. Его электроэнергия поставлялось четырьмя радиоизотопные термоэлектрические генераторы Это обеспечило в совокупности 155 Вт при запуске.

Он был запущен 2 марта 1972 г. Атлас-Кентавр расходный автомобиль из мыс Канаверал, Флорида. С 15 июля 1972 г. по 15 февраля 1973 г. он стал первым космическим кораблем, пересекшим пояс астероидов. Фотографирование Юпитера началось 6 ноября 1973 года с расстояния 25 000 000 километров (16 000 000 миль), было передано около 500 изображений. Ближайшее приближение к планете произошло 4 декабря 1973 года на расстоянии 132 252 км (82 178 миль). Во время миссии бортовые приборы использовались для изучения пояса астероидов, окружающей среды вокруг Юпитера, Солнечный ветер, космические лучи, и в конечном итоге далекие уголки Солнечной системы и гелиосфера.[3]

Радиосвязь были потеряны с Пионер 10 23 января 2003 г. из-за пропадания электроэнергии на его радиопередатчик, с зондом на расстоянии 12 миллиардов километров (80Австралия ) с Земли.

История миссии

История

Пионер 10 в завершающей стадии строительства
Пионер 10 на ударном двигателе Star-37E непосредственно перед заключением в капсулу для запуска

В 1960-х годах американский аэрокосмический инженер Гэри Фландро НАСА Лаборатория реактивного движения задумана миссия, известная как Планетарный Гранд Тур, что использовало бы редкое расположение внешних планет Солнечной системы. Эта миссия в конечном итоге будет выполнена в конце 1970-х годов двумя Вояджер зонды, но чтобы подготовиться к этому, НАСА решило в 1964 году провести эксперимент с запуском пары зондов на внешняя солнечная система.[4] Группа по защите интересов под названием "Группа по космосу" под председательством американского ученого-космонавта. Джеймс А. Ван Аллен, разработал научное обоснование для исследования внешних планет.[5][6] НАСА Годдард Центр космических полетов разработал предложение о паре «зондов Галактического Юпитера», которые пройдут через пояс астероидов и посетят Юпитер. Они должны были быть запущены в 1972 и 1973 годах в благоприятные периоды, которые возникали всего несколько недель каждые 13 месяцев. Запуск в другие промежутки времени был бы более дорогостоящим с точки зрения требований к топливу.[7]

Утверждено НАСА в феврале 1969 г.[7] перед запуском космический корабль-близнец получил обозначение Pioneer F и Pioneer G; позже они были названы Пионер 10 и Пионер 11. Они составляли часть Пионерская программа,[8] серия США беспилотные космические миссии спущен на воду в период с 1958 по 1978 год. Эта модель была первой в серии, предназначенной для исследования внешней части Солнечной системы. Основываясь на многочисленных предложениях, выпущенных на протяжении 1960-х годов, ранние цели миссии заключались в исследовании межпланетной среды за орбитой Марса, изучении пояса астероидов и оценке возможной опасности для космических кораблей, путешествующих через пояс, а также изучении Юпитера и его окружающей среды.[9] В задачи более поздней стадии разработки входил зонд, близко приближающийся к Юпитеру, чтобы получить данные о влиянии излучения окружающей среды, окружающего Юпитер, на инструменты космического корабля.

Для миссий было предложено более 150 научных экспериментов.[10] Эксперименты, которые будут проводиться на космическом корабле, были выбраны в ходе серии сеансов планирования в течение 1960-х годов, а затем были завершены к началу 1970-х годов. Они должны были заключаться в получении изображений и поляриметрия Юпитера и нескольких его спутников, проводить инфракрасные и ультрафиолетовые наблюдения Юпитера, обнаруживать астероиды и метеороиды, определять состав заряженных частиц и измерять магнитные поля, плазму, космические лучи и Зодиакальный свет.[9] Наблюдение за связью космического корабля, проходящего за Юпитером, позволило бы измерить атмосферу планеты, а данные отслеживания улучшили бы оценки массы Юпитера и его спутников.[9]

Исследовательский центр НАСА Эймса, а не Годдард, был выбран для управления проектом в рамках программы Pioneer.[7] Исследовательский центр Эймса под руководством Чарльза Ф. Холла был выбран из-за его предыдущего опыта работы с космическими кораблями со стабилизированным вращением. Требования требовали небольшого, легкого космического корабля, который был бы магнитно чистым и мог бы выполнять межпланетные миссии. Он должен был использовать модули космических кораблей, которые уже были испытаны в миссиях Pioneer 6–9.[9] Эймс заказал документальный фильм Джорджа Ван Валкенбурга под названием «Одиссея Юпитера». Он получил множество международных наград, и его можно увидеть на YouTube-канале Ван Валкенбурга.

В феврале 1970 года Эймс заключил с TRW общий контракт на 380 миллионов долларов на строительство обоих Пионер 10 и 11 транспортных средств, минуя обычный процесс торгов, чтобы сэкономить время. Б. Дж. О'Брайен и Херб Лассен возглавляли команду TRW, которая собирала космический корабль.[11] На проектирование и строительство космического корабля потребовалось около 25 миллионов человеко-часов.[12] Инженер из TRW сказал: «На этот космический корабль предоставляется двухлетняя гарантия межпланетного полета. Если какой-либо компонент выйдет из строя в течение этого гарантийного срока, просто верните космический корабль в наш магазин, и мы отремонтируем его бесплатно».[13]

Чтобы уложиться в график, первый запуск должен был состояться между 29 февраля и 17 марта, чтобы он мог прибыть к Юпитеру в ноябре 1974 года. Позднее он был изменен на дату прибытия в декабре 1973 года, чтобы избежать конфликтов с другими миссиями. использование Сеть Deep Space для связи и пропустить период, когда Земля и Юпитер будут на противоположных сторонах Солнца. Траектория встречи для Пионер 10 был выбран для получения максимальной информации о радиационной среде вокруг Юпитера, даже если это привело к повреждению некоторых систем. Он должен был приблизиться к радиусу, примерно в три раза превышающему радиус планеты, что считалось самым близким к нему радиусом, который мог бы выдержать радиацию. Выбранная траектория позволит космическому кораблю хорошо видеть залитую солнцем сторону.[14]

Дизайн космического корабля

Пионер 10 и Пионер 11 схема космического корабля

В Пионер 10 Автобус имеет глубину 36 сантиметров (14 дюймов) и шесть панелей длиной 76 сантиметров (30 дюймов), образующих шестиугольную структуру. В автобусе находится топливо для управления ориентацией зонда и восьми из одиннадцати научных инструментов. Отсек оборудования находился внутри алюминиевой сотовой конструкции для защиты от метеороиды. Слой изоляции, состоящий из алюминизированных майлар и каптон одеяла, обеспечивает пассивный терморегулятор. Тепло было создано за счет рассеивания от 70 до 120 Вт (W) от электрических компонентов внутри отсека. Температурный диапазон поддерживался в рабочих пределах оборудования с помощью жалюзи, расположенных под монтажной площадкой.[15] Космический корабль имел стартовую массу около 260 килограммов (570 фунтов).[3]:42

При запуске космический корабль нес 36 кг (79 фунтов) жидкости. гидразин одноразовое топливо в сферическом резервуаре диаметром 42 сантиметра (17 дюймов).[15] Ориентация КА поддерживается шестью 4,5 N,[16] гидразиновые подруливающие устройства установлены в три пары. Первая пара поддерживала постоянную скорость вращения 4,8. об / мин, вторая пара контролировала тягу вперед, а третья пара - ориентацию. Пара отношений использовалась в коническое сканирование маневры для отслеживания Земли на ее орбите.[17] Ориентационная информация была также предоставлена датчик звезды возможность ссылаться Канопус, и два Датчики солнца.[18]

Электроэнергия и коммуникации

Два РИТЭГа СНАП-19 на выдвижной стреле
Проверка вращения спина с центром вдоль оси главной коммуникационной тарелки

Пионер 10 использует четыре SNAP-19 радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГи). Они расположены на двух трехстержневых фермах, каждая длиной 3 метра (9,8 фута) и разнесенных на 120 градусов. Ожидалось, что это будет безопасное расстояние от чувствительных научных экспериментов, проводимых на борту. В совокупности РИТЭГи давали 155 Вт при запуске и снижались до 140 Вт при транспортировке к Юпитеру. Космическому кораблю требовалось 100 Вт для питания всех систем.[3]:44–45 Генераторы работают на радиоизотопном топливе. плутоний-238, который заключен в многослойную капсулу, защищенную графитовым теплозащитным экраном.[19]

Перед запуском SNAP-19 требовалось обеспечить питание в течение двух лет в космосе; это было значительно превышено во время миссии.[20] Плутоний-238 имеет период полураспада 87,74 года, так что через 29 лет радиация, создаваемая РИТЭГами, была на уровне 80% от своей интенсивности при запуске. Однако неуклонное ухудшение термопара переходы привели к более быстрому спаду выработки электроэнергии, и к 2001 году общая выходная мощность составила 65 Вт. В результате позже в миссии только выбранные инструменты могли работать одновременно.[15]

Космический зонд включает в себя резервную систему трансиверы, один прикрепленный к узкой балке, антенна с высоким коэффициентом усиления другой - к всенаправленной антенне и антенне со средним усилением. Параболическая антенна для антенны с высоким коэффициентом усиления имеет диаметр 2,74 метра (9,0 футов) и изготовлена ​​из алюминиевого сотового многослойного материала. Космический корабль вращался вокруг оси, параллельной оси этой антенны, так что он мог оставаться ориентированным на Землю.[15] Каждый приемопередатчик мощностью 8 Вт передает данные через S-диапазон используя 2110 МГц для восходящей линии связи с Земли и 2292 МГц для нисходящей линии связи с Землей с Сеть Deep Space отслеживание сигнала. Передаваемые данные проходят через сверточный кодировщик так что большинство ошибок связи могут быть исправлено приемным оборудованием на Земле.[3]:43 Скорость передачи данных при запуске составляла 256 бит / с, при этом скорость снижалась примерно на -1,27 миллибит / с за каждый день во время миссии.[15]

Большая часть вычислений для миссии выполняется на Земле и передается на космический корабль, где он смог сохранить в памяти до пяти команд из 222 возможных записей наземных контроллеров. Космический корабль включает в себя два декодера команд и блок распределения команд, очень ограниченную форму процессора, для управления операциями на космическом корабле. Эта система требует, чтобы операторы миссии готовили команды задолго до их передачи на зонд. Блок хранения данных включен для записи до 6144 байты информации, собранной инструментами. Блок цифровой телеметрии используется для подготовки собранных данных в одном из тринадцати возможных форматов перед их передачей обратно на Землю.[3]:38

Научные инструменты

Гелий вектор Магнитометр (HVM)
Pioneer 10-11 - P50 - fx.jpg

Этот инструмент измеряет тонкую структуру межпланетного магнитного поля, наносит на карту магнитное поле Юпитера и обеспечивает измерения магнитного поля для оценки взаимодействия солнечного ветра с Юпитером. Магнитометр состоит из заполненной гелием кюветы, установленной на 6,6-метровой штанге для частичной изоляции прибора от магнитного поля космического корабля.[21]

Квадрисферический Плазма Анализатор
Pioneer 10-11 - P51b - fx.jpg

Заглядывает через отверстие в большой тарелке антенны, чтобы обнаружить частицы солнечного ветра, исходящие от Солнца.[22]

Заряженная частица Инструмент (ИПЦ)
Pioneer 10-11 - P52a - fx.jpg

Обнаруживает космические лучи в Солнечной системе.[24]

Космический луч Телескоп (ЭЛТ)
Pioneer 10-11 - P52b - fx.jpg

Собирает данные о составе частиц космических лучей и их диапазонах энергий.[25]

Телескоп Гейгера (GTT)
Пионер 10-11 - р53 - fx.jpg

Исследует интенсивности, энергетические спектры и угловые распределения электронов и протонов на пути космического корабля через радиационные пояса Юпитера.[26]

В ловушке Радиация Детектор (TRD)
Pioneer 10-11 - P54 - fx.jpg

Включает несфокусированный Счетчик Черенкова который обнаруживает свет, излучаемый в определенном направлении, когда частицы проходят через него, регистрируя электроны с энергией от 0,5 до 12 МэВ, детектор электронного рассеяния для электронов с энергией от 100 до 400 кэВ и детектор минимальной ионизации состоящий из твердотельного диода, который измеряет минимальные ионизирующие частицы (<3 МэВ) и протоны в диапазоне от 50 до 350 МэВ.[27]

  • Главный следователь: Р. Филлиус / Калифорнийский университет в Сан-Диего[23]
  • Данные: Архив данных NSSDC
Метеороид Детекторы
Pioneer 10-11 - P56 - fx.jpg

Двенадцать панелей герметичных детекторов ячеек, установленных на задней части основной тарелки антенны, регистрируют проникающие удары небольших метеороидов.[28]

Детектор астероидов / метеороидов (AMD)
Pioneer 10-11 - P55b - fx.jpg

Детектор метеороидов и астероидов изучает космос с помощью четырех телескопов без визуализации, чтобы отслеживать частицы в диапазоне от близких кусков пыли до далеких крупных астероидов.[29]

Ультрафиолетовый Фотометр
Pioneer 10-11 - P57a - fx.jpg

Ультрафиолетовый свет используется для определения количества водорода и гелия в космосе и на Юпитере.[30]

Изображения Фотополяриметр (IPP)
Pioneer 10-11 - P60 - fx.jpg

Эксперимент по визуализации основан на вращении космического корабля, который перемещает небольшой телескоп по планете узкими полосами шириной всего 0,03 градуса, глядя на планету в красном и синем свете. Затем эти полоски были обработаны для создания визуального изображения планеты.[31]

Инфракрасный Радиометр
P58 - fx.jpg

Предоставляет информацию о температуре облаков и теплоотдаче от Юпитера.[32]

  • Главный следователь: Эндрю Ингерсолл / Калифорнийский технологический институт[23]

Профиль миссии

Запуск и траектория

Запуск Пионер 10
Пионер 10 межпланетная траектория
Карта, сравнивающая местоположения и траектории Пионер 10 (синий), Пионер 11 (зеленый), Вояджер 2 (красный) и Вояджер 1 (фиолетовый) космический корабль, по состоянию на 2007 г.

Пионер 10 был запущен 3 марта 1972 г. в 01:49:00 UTC (2 марта по местному времени) Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства из Космический стартовый комплекс 36А во Флориде, на борту ракеты-носителя Атлас-Кентавр. Третья ступень состояла из твердого топлива. TE364-4 разработан специально для миссий Пионер. Эта ступень обеспечивала тягу около 15 000 фунтов и раскручивала космический корабль.[33] Начальная скорость вращения космического корабля составляла 30 об / мин. Через 20 минут после запуска три стрелы корабля были выдвинуты, что снизило скорость вращения до 4,8 об / мин. Эта скорость сохранялась на протяжении всего рейса. Ракета-носитель разогнала зонд в течение 17 минут, достигнув скорости 51 682 км / ч (32 114 миль в час).[34]

После контакта с антенной с высоким коэффициентом усиления несколько инструментов были активированы для тестирования, когда космический корабль двигался через радиационные пояса Земли. Через 90 минут после запуска космический корабль вышел в межпланетное пространство.[34] Пионер 10 прошел мимо Луны за 11 часов[35] и стал самым быстрым объектом, созданным человеком в то время.[36] Через два дня после запуска были включены научные инструменты, в первую очередь телескоп космических лучей. Через десять дней все инструменты были активны.[35]

За первые семь месяцев полета космический корабль сделал трехкратную корректировку курса. Проведена проверка бортовых приборов. фотометры исследуя Юпитер и Зодиакальный свет, а также экспериментальные пакеты, используемые для измерения космических лучей, магнитных полей и солнечного ветра. Единственной аномалией в течение этого интервала был отказ датчика Canopus, который вместо этого требовал, чтобы космический корабль сохранял свою ориентацию с помощью двух датчиков Солнца.[34]

Проходя через межпланетная среда, Пионер 10 стала первой миссией по обнаружению межпланетных атомов гелия. Он также обнаружил высокоэнергетические ионы алюминия и натрия в Солнечный ветер. Космический корабль записал важные гелиофизика данные в начале августа 1972 г. путем регистрации солнечная ударная волна когда он находился на расстоянии 2,2 а.е.[37] 15 июля 1972 г. Пионер 10 был первым космическим кораблем, вошедшим в пояс астероидов,[38] расположен между орбитами Марса и Юпитера. Разработчики проекта ожидали безопасного прохождения через пояс, и самая близкая траектория, по которой космический корабль приведет к любому из известных астероидов, составляет 8 800 000 километров (5 500 000 миль). Один из ближайших подходов был к астероиду 307 Найк 2 декабря 1972 г.[39]

Бортовые эксперименты показали дефицит частиц ниже микрометр (мкм) в поясе по сравнению с окрестностями Земли. Плотность пылевых частиц 10–100 мкм существенно не менялась во время путешествия от Земли к внешнему краю пояса. Только для частиц диаметром от 100 мкм до 1,0 мм плотность увеличивалась в три раза в области ленты. В ремне не было обнаружено фрагментов размером более миллиметра, что указывает на их редкость; конечно, гораздо реже, чем предполагалось. Поскольку космический аппарат не столкнулся ни с какими частицами значительного размера, он благополучно прошел через пояс, выйдя на другую сторону примерно 15 февраля 1973 года.[40][41]

Встреча с Юпитером

Анимация Пионер 10с траектория с 3 марта 1972 г. по 31 декабря 1975 г.
   Пионер 10 ·   земной шар ·   Юпитер
Анимация траектории Пионера 10 вокруг Юпитера
   Пионер 10 ·   Юпитер ·   Ио ·   Европа ·   Ганимед ·   Каллисто
Пионер 10-х траектория через систему Юпитера
Пионер 10 изображение Юпитера, показывающее Большое красное пятно возле правой конечности
Луна Ганимед как изображено Пионер 10

6 ноября 1973 г. Пионер 10 космический корабль находился на расстоянии 25 миллионов километров (16×10^6 ми) от Юпитера. Началось тестирование системы визуализации, и данные были успешно получены обратно в Deep Space Network. Затем на космический корабль была загружена серия из 16 000 команд для управления операциями пролета в течение следующих 60 дней. Орбита внешней луны Синоп был пересечен 8 ноября. ударная волна магнитосферы Юпитера была достигнута 16 ноября, на что указывает падение скорости Солнечный ветер от 451 км / с (280 миль / с) до 225 км / с (140 миль / с). В магнитопауза был пропущен через день. Приборы космического корабля подтвердили, что магнитное поле Юпитера было инвертированным по сравнению с магнитным полем Земли. К 29-му числа орбиты всех дальних спутников были пройдены, и космический корабль работал безупречно.[42]

Красные и синие изображения Юпитера создавались фотополяриметром, когда вращение космического корабля переносило поле зрения прибора мимо планеты. Эти красный и синий цвета были объединены для создания синтетического зеленого изображения, что позволило создать визуализированное изображение с помощью трехцветной комбинации. 26 ноября на Землю было получено в общей сложности двенадцать таких изображений. Ко 2 декабря качество снимков превзошло лучшие снимки с Земли. Они отображались в реальном времени еще на Земле, и программа Pioneer позже получит Премия Эмми для этой презентации для СМИ. Движение космического корабля вызывало геометрические искажения, которые позже пришлось скорректировать с помощью компьютерной обработки.[42] Во время встречи было передано в общей сложности более 500 изображений.[43]

Траектория космического корабля проходила по магнитному экватору Юпитера, где ионное излучение был сконцентрирован.[44] Вершина горы поток для этого электронное излучение в 10 000 раз сильнее, чем максимальное излучение вокруг Земли.[45] Начиная с 3 декабря радиация вокруг Юпитера вызвала ложные команды. Большинство из них было исправлено командами на случай непредвиденных обстоятельств, но изображение Ио и несколько крупных планов Юпитера были потеряны. Подобные ложные команды будут генерироваться при выходе с планеты.[42] Тем не менее, Пионер 10 удалось получить изображения лун Ганимед и Европа. Изображение Ганимеда показалось низким альбедо особенности в центре и около южного полюса, в то время как северный полюс казался ярче. Европа находилась слишком далеко, чтобы получить подробное изображение, хотя некоторые особенности альбедо были очевидны.[46]

Траектория Пионер 10 был выбран, чтобы занять его позади Ио, что позволило рефракционный эффект атмосферы Луны на радиопередачах, которые необходимо измерить. Это продемонстрировало, что ионосфера Луна находилась примерно на 700 километров (430 миль) над поверхностью на дневной стороне, а плотность колебалась от 60 000 электронов на кубический сантиметр на дневной стороне до 9 000 на ночной стороне. Неожиданным открытием стало то, что Ио вращается в облаке водорода, протяженностью около 805 000 километров (500 000 миль) при ширине и высоте 402 000 километров (250 000 миль). Облако поменьше, 110 000 километров (68 000 миль), было обнаружено недалеко от Европы.[46]

Это было только после Пионер 10 очистив пояс астероидов, НАСА выбрало траекторию к Юпитеру, которая создала эффект рогатки, которая отправила бы космический корабль за пределы Солнечной системы. Пионер 10 был первым космическим кораблем, который предпринял попытку такого маневра, и стал подтверждением концепции для последующих миссий. Такая расширенная миссия изначально не планировалась, но планировалась до запуска.[47]

При максимальном сближении скорость корабля достигла 132000 км / ч,[48] и он находился в пределах 132 252 км (82 178 миль) от внешней атмосферы Юпитера. Были получены изображения Большого Красного Пятна и терминатора крупным планом. После этого связь с космическим кораблем прекратилась, когда он пролетел позади планеты.[44] В радиозатмение Данные позволили измерить температурную структуру внешней атмосферы, показав температурную инверсию между высотами с давлением 10 и 100 мбар. Температуры на уровне 10 мбар варьировались от -133 до -113 ° C (от -207 до -171 ° F), в то время как температуры на уровне 100 мбар были от -183 до -163 ° C (от -297,4 до -261,4 ° F).[49] Космический аппарат сформировал инфракрасную карту планеты, которая подтвердила идею о том, что планета излучает больше тепла, чем получает от Солнца.[50]

Затем были возвращены серповидные изображения планеты в виде Пионер 10 отошли от планеты.[51] Когда космический корабль направился наружу, он снова миновал головную ударную волну магнитосферы Юпитера. Поскольку этот фронт постоянно смещается в пространстве из-за динамического взаимодействия с солнечным ветром, аппарат пересек головную ударную волну в общей сложности 17 раз, прежде чем полностью ускользнул.[52]

Глубокий космос

Пионер 10 и 11 скорость и расстояние от Солнца

Пионер 10 пересек орбиту Сатурна в 1976 году и орбиту Урана в 1979 году.[53] 13 июня 1983 г. корабль пересек орбиту Нептун, вторая самая удаленная планета, и, таким образом, стал первым созданным человеком объектом, покинувшим близость основных планет Солнечной системы. Миссия официально завершилась 31 марта 1997 года, когда она достигла расстояния 67 а.е. от Солнца, хотя космический корабль все еще мог передавать когерентные данные после этой даты.[15]

После 31 марта 1997 г. Пионер 10-х Слабый сигнал продолжал отслеживаться Сетью дальнего космоса, чтобы помочь обучению авиадиспетчеров в процессе получения радиосигналов дальнего космоса. Это был Расширенные концепции изучение применения теория хаоса для извлечения когерентных данных из затухающего сигнала.[54]

Последний успешный прием телеметрия был получен от Пионер 10 27 апреля 2002 г .; последующие сигналы были едва достаточно сильными, чтобы их можно было обнаружить, и не предоставили никаких полезных данных. Последний, очень слабый сигнал от Пионер 10 был получен 23 января 2003 года, когда он находился на расстоянии 12 миллиардов километров (80 а.е.) от Земли.[55] Дальнейшие попытки связаться с космическим кораблем не увенчались успехом. Последняя попытка была предпринята вечером 4 марта 2006 г., когда в последний раз антенна была правильно выровнена с Землей. Не было получено ответа от Пионер 10.[56] НАСА решило, что блоки РИТЭГов, вероятно, упали ниже пороговой мощности, необходимой для работы передатчика. Следовательно, никаких дальнейших попыток контакта предпринято не было.[57]

График

Хронология путешествия
ДатаМероприятие
1972-03-03
Космический корабль запущен
1972-06-
Пересеченная орбита Марса
1972-07-15
Попал в пояс астероидов
1972-07-15
Начало фазы наблюдения Юпитера
ВремяМероприятие
1973-12-03
Встреча с Юпитерианская система
12:26:00
Каллисто пролет на высоте 1 392 300 км
13:56:00
Ганимед пролет на высоте 446250 км
19:26:00
Европа пролет на высоте 321000 км
22:56:00
Ио пролет на высоте 357000 км
1973-12-04
02:26:00
Ближайшее сближение с Юпитером на 200000 км
02:36:00
Юпитер пересечение плоскости экватора
02:41:45
Ио затмение Вход
02:43:16
Ио затенение выход
03:42:25
Вход в затмение Юпитера
03:42:25
Вход в тень Юпитера
04:15:35
Затмение Юпитера
04:47:21
Тень Юпитера, выход
1974-01-01
Фазовая остановка
1974-01-01
Начать межзвездную миссию "Пионер"
Более
1975-02-10
Почтовое отделение США выпустило памятная марка показывая Пионер 10 Космический зонд (См. Изображение).
1983-04-25
Пересеченная орбита Плутон, который в то время все еще определялся как планета (неправильная орбита Плутона означала, что он был ближе к Солнцу, чем Нептун).[58]
1983-06-13
Пересеченная орбита Нептун, самая далекая планета от Солнца в то время, чтобы стать первым созданным человеком объектом, покинувшим Солнечную систему.[59] Набрав 1-900-410-4111, можно было получить доступ к записи, предоставленной TRW, которая была сделана путем замедления и преобразования Пионер 10-х подача данных в аналоговые звуки.[60]
1997-03-31
Конец миссии. Поддерживается связь с космическим кораблем для записи телеметрии.[61]
1998-02-17
Вояджер 1 настигает Пионер 10 как самый удаленный от Солнца объект, созданный руками человека, в 69,419Австралия. Вояджер 1 удаляется от Солнца более чем на 1 а.е. в год быстрее, чем Пионер 10.[61]
2002-03-02
Успешный прием телеметрии. 39 минут чистых данных, полученных с расстояния 79,83 AU[62]
2002-04-27
Последний успешный прием телеметрии. 33 минуты чистых данных, полученных с расстояния 80,22 AU[62]
2003-01-23
Окончательный сигнал получен с космического корабля. Прием был очень слабым, и последующие сигналы были недостаточно сильными для обнаружения.[62]
2003-02-07
Неудачная попытка связаться с космическим кораблем[62]
2005-12-30
Пионер 10 спроектирована как 89,7 а.е., движущаяся со скоростью 12,51 км / сек (28000 миль / час), что составляет примерно 0,000041 скорость света.
2009-10-
Прогнозы показывают, что Пионер 10 достигла 100 а.е. На данный момент космический корабль находится примерно в 271000 а.е. от ближайшей звезды (кроме Солнца), Проксима Центавра.[63]
[3]:61–94[64][65]

Текущее состояние и будущее

Положение Пионер 10 8 февраля 2012 г.

3 января 2019 г. Пионер 10 прогнозировалось на уровне 122,594 au от Земли (около 11,4 миллиарда миль); и движется со скоростью 11,947 км / с (26,720 миль / ч) (относительно Солнца) и движется наружу со скоростью примерно 2,52 au в год.[66] Вояджер 2 ожидается пройти Пионер 10 примерно в апреле 2023 года. Солнечный свет достигает 14,79 часа. Пионер 10. Яркость Солнца с космического корабля составляет -16,3 звездной величины.[66] Пионер 10 в настоящее время в направлении созвездия Телец.[66]

Если оставить в покое, Пионер 10 и его родственное ремесло Пионер 11 присоединится к двум космическим кораблям "Вояджер" и Новые горизонты космический корабль покидает Солнечную систему, чтобы блуждать по межзвездная среда. В Пионер 10 предполагается, что траектория будет проходить в общем направлении звезды Альдебаран, в настоящее время находится на расстоянии около 68световых лет. Если бы у Альдебарана было ноль относительная скорость, космическому кораблю потребуется более двух миллионов лет, чтобы добраться до него.[15][67] Но задолго до этого, примерно через 90000 лет, Пионер 10 пройдет около 0,23 ПК (0,75 св. Лет) от звезды позднего K-типа HIP 117795.[68] Это самый близкий звездный пролет за следующие несколько миллионов лет из всех четырех космических кораблей «Пионер» и «Вояджер», покидающих Солнечную систему.

Резервный блок, Пионер H, в настоящее время экспонируется в галерее "Вехи полетов" в Национальный музей авиации и космонавтики в Вашингтон, округ Колумбия.[69] Многие элементы миссии оказались критическими при планировании программы «Вояджер».[70]

Пионерская доска

Основная статья: Пионерская доска
Пионер Бляшка

Потому что это было решительно защищено Карл Саган,[11] Пионер 10 и Пионер 11 носить с собой анодированный золотом алюминий размером 152 на 229 мм (6,0 на 9,0 дюйма) бляшка в случае, если какой-либо космический корабль когда-либо будет обнаружен разумными формами жизни с другой планетной системы. На табличках изображены обнаженные фигуры мужчин и женщин, а также несколько символов, которые предназначены для предоставления информации о происхождении космического корабля.[71] Пластинка прикреплена к опорным стойкам антенны, чтобы обеспечить некоторую защиту от межзвездной пыли.

Пионер 10 в популярных СМИ

В фильме Звездный путь V: Последний рубеж, клингонский корабль уничтожает Пионер 10 как целевая практика.[72]

В спекулятивной фантастике 17776, один из главных героев - разумный Пионер 10.

Смотрите также

Гелиоцентрические позиции из пяти межзвездные зонды (квадраты) и другие тела (кружки) до 2020 г. с датами запуска и пролета. Маркеры обозначают позиции на 1 января каждого года, с пометкой каждого пятого года.
Сюжет 1 рассматривается с северный полюс эклиптики, масштабировать; участки 2-4 находятся проекции третьего угла в масштабе 20%.
В файл SVG, наведите указатель мыши на траекторию или орбиту, чтобы выделить ее и связанные с ней запуски и облеты.

Рекомендации

  1. ^ "За пределами Земли: Хроника исследования глубокого космоса". 20 сентября 2018.
  2. ^ "Пионерские миссии". НАСА. 26 марта 2007 г.
  3. ^ а б c d е ж грамм Fimmel, R.O .; В. Суинделл; Э. Берджесс (1974). SP-349/396 ПИОНЕР ОДИССЕЯ. Исследовательский центр НАСА-Эймс. SP-349/396. Получено 9 января, 2011.
  4. ^ Лауниус 2004, п. 36.
  5. ^ Ван Аллен 2001, п. 155.
  6. ^ Берроуз 1990, стр.16.
  7. ^ а б c Берроуз 1999, п. 476.
  8. ^ Берджесс 1982, п. 16.
  9. ^ а б c d Марк, Ганс (август 1974 г.). "Миссия Пионера Юпитера". SP-349/396 Pioneer Odyssey. НАСА. Получено 6 июля, 2011.
  10. ^ Симпсон 2001, п. 144.
  11. ^ а б Дайер 1998, п. 302.
  12. ^ Волвертон 2004, п. 124.
  13. ^ ГАРАНТИЯ «PIONEER BEAT»'". Авиационная неделя. Получено 15 сентября, 2017.
  14. ^ Берроуз 1990 С. 16–19.
  15. ^ а б c d е ж грамм Андерсон, Джон Д .; Laing, Philip A .; Lau, Eunice L .; Лю, Энтони С .; Ньето, Майкл Мартин; Турышев, Слава Г .; и другие. (Апрель 2002 г.). «Исследование аномального разгона Pioneer 10 и 11». Физический обзор D. 65 (8): 082004. arXiv:gr-qc / 0104064. Bibcode:2002ПхРвД..65х2004А. Дои:10.1103 / PhysRevD.65.082004.
  16. ^ Уэйд, Марк. «Пионер 10-11». Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинал 20 ноября 2010 г.. Получено 8 февраля, 2011.
  17. ^ "Энциклопедия космических полетов Weebau". 9 ноября 2010 г.. Получено 12 января, 2012.
  18. ^ Фиммел, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г. С. 46–47.
  19. ^ Скрабек, Э. А .; МакГрю, Джон В. (12–16 января 1987 г.). «Обновление производительности РИТЭГов Пионер 10 и 11». Труды четвертого симпозиума по космическим ядерным энергетическим системам. Альбукерке, Нью-Мексико. С. 201–204. Bibcode:1987snps.symp..201S.
  20. ^ Bennett, G.L .; Скрабек, Э.А. (26–29 марта 1996 г.). «Энергетические характеристики термоэлектрических генераторов космических радиоизотопов США». Пятнадцатая международная конференция по термоэлектрике. Пасадена, Калифорния. С. 357–372. Дои:10.1109 / ICT.1996.553506.
  21. ^ Смит, Эдвард Дж. "Магнитные поля". НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  22. ^ «Квадрисферический анализатор плазмы». НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  23. ^ а б c d е ж грамм час я j Симпсон 2001, п. 146.
  24. ^ «Инструмент для заряженных частиц (ИПЦ)». НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  25. ^ "Спектры космических лучей". НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  26. ^ "Телескоп Гейгера (ГТТ)". НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  27. ^ "Захваченное излучение Юпитера". НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  28. ^ "Детекторы метеороидов". НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  29. ^ «Астероид / Метеороидная астрономия». НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  30. ^ «Ультрафиолетовая фотометрия». НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  31. ^ «Визуализирующий фотополяриметр (IPP)». НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  32. ^ «Инфракрасные радиометры». НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам. Получено 19 февраля, 2011.
  33. ^ "История запуска НАСА Гленн Пионер". НАСА / Исследовательский центр Гленна. 7 марта 2003 г.. Получено 13 июня, 2011.
  34. ^ а б c Роджерс 1995, п. 23.
  35. ^ а б Фиммель, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 73.
  36. ^ Берроуз 1990, стр.17.
  37. ^ Книпп, Делорес Дж .; Б. Дж. Фрейзер; М. А. Ши; Д. Ф. Смарт (2018). «О малоизвестных последствиях сверхбыстрого выброса корональной массы 4 августа 1972 года: факты, комментарии и призыв к действию». Космическая погода. 16 (11): 1635–1643. Bibcode:2018SpWea..16,1635K. Дои:10.1029 / 2018SW002024.
  38. ^ Сиддики, Асиф А. (2018). За пределами Земли: Хроника исследования глубокого космоса, 1958–2016 гг. (PDF). Серия истории НАСА (второе изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Офис программы истории НАСА. п. 1. ISBN  9781626830424. LCCN  2017059404. СП2018-4041.
  39. ^ Фиммел, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 75.
  40. ^ Персонал (1 марта 1973 г.). «Пионер-10 преодолевает пояс астероидов». Новый ученый. Новые публикации ученых. 57 (835): 470.
  41. ^ Берджесс 1982, п. 32.
  42. ^ а б c Фиммел, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г. С. 79–93.
  43. ^ Фиммель, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 170.
  44. ^ а б Фиммель, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 93.
  45. ^ Фиммел, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 126.
  46. ^ а б Фиммел, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 121.
  47. ^ «НАСА прощается, Берди, космическому кораблю Pioneer 10». Журнал Салина. 13 июня 1983 г.. Получено 6 декабря, 2017.
  48. ^ Фиммел, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 79.
  49. ^ Фиммел, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 135.
  50. ^ Фиммел, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 141.
  51. ^ Фиммел, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 90.
  52. ^ Фиммель, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г. С. 123–124.
  53. ^ Фиммел, ван_Аллен и Берджесс, 1980 г., п. 91.
  54. ^ Филлипс, Тони (3 мая 2001 г.). «Семь миллиардов миль, и это еще не конец». Научно-исследовательский центр архива астрофизики высоких энергий, НАСА. Получено 7 июня, 2011.
  55. ^ «Этот месяц в истории», Смитсоновский институт журнал, июнь 2003 г.
  56. ^ Лакдавалла, Эмили (6 марта 2006 г.). «Последняя попытка связаться с Пионером 10». Планетарное общество. Архивировано из оригинал 16 июня 2006 г.. Получено 7 июня, 2011.
  57. ^ Анджело 2007, п. 221.
  58. ^ Уилфорд, Джон Нобл (26 апреля 1983 г.). "Пионер 10 продвигает цели в неизведанное". Нью-Йорк Таймс. Получено 13 июня, 2011.
  59. ^ «Пионер 10». Исследование Солнечной Системы. НАСА. Архивировано из оригинал 5 октября 2012 г.. Получено 13 июня, 2011.
  60. ^ "Галвестон Дейли Ньюс". Галвестон Дейли Ньюс, 13 июня 1983 г.. The Galveston Daily News. Получено 8 января, 2014.
  61. ^ а б Аллен, Дж. А. Ван (17 февраля 1998 г.). "Обновление по Пионеру 10". Университет Айовы. Получено 9 января, 2011.
  62. ^ а б c d Аллен, Дж. А. Ван (20 февраля 2003 г.). "Обновление по Пионеру 10". Университет Айовы. Получено 9 января, 2011.
  63. ^ «Шкала космических расстояний - ближайшая звезда». НАСА. Получено 7 июня, 2011.
  64. ^ "Информация о миссии Пионера 10". Архивировано из оригинал 21 июля 2011 г.. Получено 23 января, 2011.
  65. ^ Мюллер, Дэниел (2010). «Хронология полной миссии Pioneer 10». Даниэль Мюллер. Архивировано из оригинал 23 июля 2011 г.. Получено 9 января, 2011.
  66. ^ а б c Торф, Крис (9 сентября 2012 г.). «Космический корабль покидает Солнечную систему». Небеса-выше. Получено 9 сентября, 2019.
  67. ^ Торф, Крис. «Космический корабль покидает Солнечную систему». Небеса выше. Получено 5 июля, 2011.[постоянная мертвая ссылка ]
  68. ^ Бейлер-Джонс, Корин А.Л .; Фарноккья, Давиде (3 апреля 2019 г.). "Будущие звездные облеты космических кораблей" Вояджер "и" Пионер ". Исследовательские заметки AAS. 3 (4): 59. arXiv:1912.03503. Bibcode:2019RNAAS ... 3 ... 59B. Дои:10.3847 / 2515-5172 / ab158e. S2CID  134524048.
  69. ^ «Вехи полета». Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики. Получено 7 июня, 2011.
  70. ^ Берроуз 1990, стр. 266–8.
  71. ^ Карл Саган; Линда Зальцман Саган и Фрэнк Дрейк (25 февраля 1972 г.). «Послание с Земли». Наука. 175 (4024): 881–884. Bibcode:1972Научный ... 175..881С. Дои:10.1126 / science.175.4024.881. PMID  17781060. Бумага на фоне мемориальной доски. Страницы, доступные в Интернете: 1 В архиве 28 февраля 2008 г. Wayback Machine, 2 В архиве 28 февраля 2008 г. Wayback Machine, 3 В архиве 28 февраля 2008 г. Wayback Machine, 4 В архиве 28 февраля 2008 г. Wayback Machine
  72. ^ Окуда, Майкл; Окуда, Дениз; Мирек, Дебби (17 мая 2011 г.). Энциклопедия Звездного пути. Саймон и Шустер. п. 1716. ISBN  9781451646887. Получено 11 июня, 2018.

Библиография

внешняя ссылка