Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Пионер 10
Изображение художника о космическом корабле Pioneer на пути в межзвездное пространство. Jpg
Художественный замысел космического корабля Пионер-10
Тип миссии
Исследование внешней Солнечной системы и гелиосферы
ОператорСоединенные Штаты НАСА / ARC
COSPAR ID1972-012A
SATCAT нет.5860
Интернет сайтВеб-сайт проекта Pioneer (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 Centaur-D Star-37E
Запустить сайтМыс Канаверал LC-36A
Конец миссии
Последний контактПоследняя телеметрия 27 апреля 2002 г .; последний сигнал получен 23 января 2003 г. [1] ( 2003-01-23 )
Облет Юпитера
Ближайший подход3 декабря 1973 г. [2] ( 1973-12-03 )
Расстояние132 252 км (82 178 миль)
Инструменты
HMVГелиевый векторный магнитометр
-Квадрисферический анализатор плазмы
ИПЦИнструмент для заряженных частиц
ЭЛТКосмический телескоп
GTTТелескоп Гейгера
TRDДетектор захваченного излучения
-Детекторы метеороидов
AMDДетектор астероидов / метеороидов
-Ультрафиолетовый фотометр
IPPФотополяриметр изображений
-Инфракрасный радиометр
Пионер 10 - Пионер 11 - патч миссии - Pioneer patch.png 
Впечатление художника от пролета " Пионера-10 " над Юпитером

Pioneer 10 (первоначально обозначенный как Pioneer F ) - американский космический зонд , запущенный в 1972 году и весивший 258 кг (569 фунтов ), который выполнил первую миссию к планете Юпитер . [3] После этого " Пионер-10" стал первым из пяти искусственных объектов, достигших космической скорости, необходимой для выхода из Солнечной системы . Этотпроект по исследованию космоса проводился Исследовательским центром NASA Ames в Калифорнии , а космический зонд был произведен компанией TRW Inc.

Pioneer 10 был собран вокруг шестиугольной шины с параболической тарелкой диаметром 2,74 метра (9 футов 0 дюймов) с высоким коэффициентом усиления , и космический корабль был стабилизирован вращением вокруг оси антенны. Его электроэнергия обеспечивалась четырьмя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами, которые обеспечивали общую мощность 155 Вт при запуске.

Он был запущен 2 марта 1972 года одноразовым транспортным средством Atlas-Centaur с мыса Канаверал , Флорида . Между 15 июля 1972 года и 15 февраля 1973 года 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, солнечного ветра , космических лучей и, в конечном итоге, дальних уголков Солнечной системы и гелиосферы.. [3]

Радиосвязь с Pioneer 10 была потеряна 23 января 2003 года из-за отключения электроэнергии для его радиопередатчика , когда зонд находился на расстоянии 12 миллиардов километров (80  а.е. ) от Земли.

История миссии [ править ]

История [ править ]

Pioneer 10 на ударном двигателе Star-37E незадолго до инкапсуляции для запуска
Pioneer 10 во время инкапсуляции в обтекатель полезной нагрузки

В 1960-х годах американский аэрокосмический инженер Гэри Фландро из Лаборатории реактивного движения НАСА задумал миссию, известную как Гранд-тур по планетам, в которой использовалось бы редкое расположение внешних планет Солнечной системы. Эта миссия в конечном итоге будет выполнена в конце 1970-х двумя зондами « Вояджер» , но, чтобы подготовиться к ней, в 1964 году НАСА решило провести эксперимент с запуском пары зондов во внешние области Солнечной системы . [4] Правозащитная группа под названием «Группа по космосу» под председательством американского ученого-космонавта Джеймса А. Ван Аллена разработала научное обоснование исследования внешних планет. [5] [6]Центр космических полетов имени Годдарда НАСА 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 во время благоприятных периодов, которые наступали всего несколько недель каждые 13 месяцев. Запуск в другие промежутки времени был бы более дорогостоящим с точки зрения требований к топливу. [7]

Одобренный НАСА в феврале 1969 года [7], космический корабль-близнец перед запуском получил обозначение Pioneer F и Pioneer G; позже они были названы Пионер 10 и Пионер 11 . Они составляли часть программы Pioneer , [8] ряд США беспилотных космических полетов , запускаемых в период между 1958 и 1978. Этой моделью был первым в серии , чтобы быть разработана для изучения внешней Солнечной системы. Основываясь на многочисленных предложениях, выпущенных в течение 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 сессий планирования в течение 1960-х годов, а затем были завершены к началу 1970-х годов. Они должны были выполнить визуализацию и поляриметрию Юпитера и нескольких его спутников, сделать инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. наблюдения Юпитера, обнаружение астероидов и метеороидов, определение состава заряженных частиц и измерение магнитных полей, плазмы, космических лучей и зодиакального света . [9] Наблюдение за связью космического корабля, проходящего за Юпитером, позволило бы измерить атмосферу планеты, а данные слежения улучшили бы оценки массы Юпитера и его спутников.[9]

Исследовательский центр NASA Ames , 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 производство автомобилей Pioneer 10 и 11 , минуя обычный процесс торгов, чтобы сэкономить время. Би Джей 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 дается гарантия на два года 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 сети дальнего космоса для связи и упустить период, когда Земля и Юпитер будут на противоположных сторонах Солнца. Траектория встречи для Pioneer 10был выбран, чтобы получить максимальную информацию 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]

Конструкция космического корабля [ править ]

Схема космических аппаратов Пионер 10 и Пионер 11

В Пионер 10 измеряет шины 36 см (14 дюймов) и глубиной с шестью 76-см (30 дюйма) длиной панелей , образующих гексагональную 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 метеороидов . Слой изоляции, состоящий из покрытий из алюминизированного майлара и каптона , обеспечивает пассивный контроль температуры. Тепло генерировалось за счет рассеивания от 70 до 120 Вт (Вт) 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 кг (570 фунтов). [3] : 42

При запуске космический корабль нес 36 кг (79 фунтов) жидкого монотоплива гидразина в сферическом резервуаре диаметром 42 сантиметра (17 дюймов). [15] Ориентация космического аппарата поддерживается с шестью 4,5 N , [16] гидразина двигатели установлены в трех парах. Первая пара поддерживала постоянную скорость вращения 4,8 об / мин , вторая пара контролировала прямую тягу, а третья пара - ориентацию. Пара ориентации использовалась в маневрах с коническим сканированием для отслеживания Земли на ее орбите. [17] Информация об ориентации также была предоставлена звездным датчиком, способным ссылаться на Канопус , и двумя датчиками Солнца.. [18]

Власть и связь [ править ]

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

Pioneer 10 использует четыре радиоизотопных термоэлектрических генератора (РИТЭГ) SNAP-19 . 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 питаются от радиоизотопного топлива плутония-238 , которое размещено в многослойной капсуле, защищенной 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 излучение, создаваемое РИТЭГами, было на уровне 80% от его интенсивности при запуске. Однако постоянный износ термопар привел к более быстрому спаду выработки электроэнергии, и к 2001 году общая выходная мощность составила 65 Вт. В результате позже в миссии только избранные приборы могли работать одновременно. [15]

Космический зонд включает в себя дублированную систему приемопередатчиков , один из которых подключен к узконаправленной антенне с большим усилением , а другой - к всенаправленной антенне и антенне со средним усилением. Параболическая антенна для антенны с высоким коэффициентом усиления имеет диаметр 2,74 метра (9,0 фута) 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 имеет мощность 8 Вт и передает данные в S-диапазоне, используя 2110 МГц для восходящей линии связи с Земли и 2292 МГц для нисходящей линии связи с Землей, при этом сеть дальнего космоса отслеживает сигнал. Передаваемые данные проходят через сверточный кодер.так что большинство ошибок связи может 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 предназначен для записи до 6144 байтов информации, собранной приборами. Блок цифровой телеметрии используется для подготовки собранных данных в одном из тринадцати возможных форматов перед их передачей обратно на Землю. [3] : 38

Научные инструменты [ править ]

Гелиевый векторный магнитометр ( HVM )

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]

  • Главный исследователь: Эдвард Смит / Лаборатория реактивного движения.
  • Данные: каталог данных PDS / PPI , архив данных NSSDC
Квадрисферический анализатор плазмы

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

  • Главный исследователь: Аарон Барнс / Исследовательский центр Эймса НАСА ( архивный сайт ) [23]
  • Данные: каталог данных PDS / PPI , архив данных NSSDC
Инструмент для заряженных частиц ( CPI )

Обнаруживает космические лучи в Солнечной системе. [24]

  • Главный исследователь: Джон Симпсон / Чикагский университет [23]
  • Данные: архив данных NSSDC
Телескоп космических лучей ( ЭЛТ )

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

  • Главный исследователь: Фрэнк Б. Макдональд / Центр космических полетов имени Годдарда НАСА [23]
  • Данные: каталог данных PDS / PPI , архив данных NSSDC
Телескоп Гейгера ( ГТТ )

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

  • Главный исследователь: Джеймс А. Ван Аллен / Университет Айовы ( веб-сайт ) [23]
  • Данные: каталог данных PDS / PPI , архив данных NSSDC
Детектор захваченного излучения ( TRD )

Включает в себя несфокусированный черенковский счетчик, 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 твердотельный диод, измеряющий минимальные ионизирующие частицы (<3 МэВ) и протоны в диапазоне от 50 до 350 МэВ. [27]

  • Главный исследователь: Р. Филлиус / Калифорнийский университет в Сан-Диего [23]
  • Данные: архив данных NSSDC
Детекторы метеороидов

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

  • Главный исследователь: Уильям Кинард / Исследовательский центр НАСА в Лэнгли [23]
  • Данные: список архива данных NSSDC
Детектор астероидов / метеороидов ( AMD )

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]

  • Главный исследователь: Роберт Соберман / General Electric Company [23]
  • Данные: архив данных NSSDC
Ультрафиолетовый фотометр

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

  • Главный исследователь: Даррелл Джадж / Университет Южной Калифорнии [23]
  • Данные: каталог данных PDS / PPI , архив данных NSSDC
Фотополяриметр изображения ( IPP )

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]

  • Главный исследователь: Том Герельс / Университет Аризоны [23]
  • Данные: список архива данных NSSDC
Инфракрасный радиометр

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

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

Профиль миссии [ править ]

Запуск и траектория [ править ]

Запуск Pioneer 10
Межпланетная траектория пионера 10
Карта, на которой сравниваются местоположения и траектории космических кораблей Pioneer 10 (синий), Pioneer 11 (зеленый), Voyager 2 (красный) и Voyager 1 (фиолетовый) по состоянию на 2007 г.

Pioneer 10 был запущен 3 марта 1972 года в 01:49:00 UTC (2 марта по местному времени) Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства с космического стартового комплекса 36A во Флориде на борту ракеты-носителя Atlas-Centaur. Третий этап состоял из твердотопливного TE364-4, разработанного специально для миссий Pioneer. 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] Pioneer 10 пролетел мимо Луны за 11 часов [35] и стал самым быстрым объектом, созданным человеком на то время. [36] Через два дня после запуска были включены научные инструменты, начиная с телескопа космических лучей. Через десять дней все инструменты были активны. [35]

За первые семь месяцев полета космический корабль сделал трехкратную корректировку курса. Бортовые приборы прошли проверку: фотометры изучали Юпитер и зодиакальный свет , а экспериментальные комплексы использовались 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]

Пройдя через межпланетную среду , « Пионер-10» стал первой миссией по обнаружению межпланетных атомов гелия. Он также обнаружил в солнечном ветре высокоэнергетические ионы алюминия и натрия . Космический аппарат записал важные гелиофизические данные в начале августа 1972 года, зарегистрировав солнечную ударную волну, когда она находилась на расстоянии 2,2 а.е. [37] 15 июля 1972 года « 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). Одно из ближайших сближений было с астероидом 307 Ника 2 декабря 1972 г. [39]

Бортовые эксперименты продемонстрировали дефицит частиц размером менее микрометра (мкм) в поясе по сравнению с окрестностями Земли. Плотность пылевых частиц от 10 до 100 мкм существенно не изменилась 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 около 15 февраля 1973 г. [40] [41]

Встреча с Юпитером [ править ]

Анимация траектории " Пионера 10 " с 3 марта 1972 г. по 31 декабря 1975 г.
   Пионер 10   ·   Земля  ·   Юпитер
Анимация траектории Пионера 10 вокруг Юпитера
   Пионер 10   ·   Юпитер  ·   Ио  ·   Европа  ·   Ганимед  ·   Каллисто
Траектория Пионера 10 через систему Юпитера
Фотография Юпитера, сделанная программой " Пионер 10", на которой видно Большое красное пятно возле правой конечности.
Изображение спутника Ганимед с пионера-10

6 ноября 1973 года космический корабль « Пионер-10» находился на расстоянии 25 миллионов километров (16 × 10 6  миль) 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 Синопа была пересечена 8 ноября. Головная ударная волна магнитосферы Юпитера была достигнута 16 ноября, на что указывает падение скорости солнечного ветра с 451 км / с (280 миль / с) до 225. км / с (140 миль / с). магнитопауза^был пройден 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 премию Эмми за эту презентацию для средств массовой информации. 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 пролегала вдоль магнитного экватора Юпитера, где было сосредоточено ионное излучение . [44] Пиковый поток этого электронного излучения в 10 000 раз сильнее, чем максимальный поток излучения вокруг Земли. [45] Начиная с 3 декабря излучение вокруг Юпитера вызывало 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, Pioneer 10 действительно удалось получить изображения спутников Ганимеда и Европы.. Изображение Ганимеда показало низкие характеристики альбедо в центре и около южного полюса, в то время как северный полюс выглядел более ярким. Европа находилась слишком далеко, чтобы получить подробное изображение, хотя некоторые особенности альбедо были очевидны. [46]

Траектория « Пионера-10» была выбрана так, чтобы идти за Ио, что позволило измерить преломляющее влияние атмосферы Луны на радиопередачи. Это продемонстрировало, что ионосфера Луны 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 9000 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]

Только после того, как « Пионер-10» очистил пояс астероидов, НАСА выбрало траекторию к Юпитеру, которая создала бы эффект рогатки, который отправил бы космический корабль из Солнечной системы. Pioneer 10 был первым космическим кораблем, который предпринял попытку такого маневра, и стал доказательством концепции для последующих миссий. Такая расширенная миссия изначально не планировалась, но планировалась до запуска. [47]

При самом близком приближении скорость космического корабля достигла 132 000 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] радиозатменных данные позволили структуру температуры внешней атмосферы, подлежащий измерению, показывающему температуре инверсии между высотами с 10 до 100 мбар давления. 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 изображения планеты в виде полумесяца, когда « Пионер-10» удалился от планеты. [51] Когда космический корабль направился наружу, он снова прошел 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 [ править ]

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 года корабль пересек орбиту Нептуна , второй самой удаленной планеты, и таким образом стал первым созданным человеком объектом, который покинул ее. близость больших 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 года слабый сигнал Pioneer 10 продолжал отслеживаться Deep Space Network, чтобы помочь обучению диспетчеров полетов в процессе получения радиосигналов дальнего космоса. Было проведено исследование Advanced Concepts с применением теории хаоса для извлечения когерентных данных из затухающего сигнала. [54]

Последний успешный прием телеметрии был получен от Pioneer 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 Pioneer 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. Никакого ответа от Pioneer 10 получено не было . [56]НАСА решило, что блоки РИТЭГов, вероятно, упали ниже пороговой мощности, необходимой для работы передатчика. Следовательно, никаких дальнейших попыток контакта предпринято не было. [57]

Хронология [ править ]

Хронология путешествия
ДатаМероприятие
1972-03-03
Космический корабль запущен
1972-06-
Пересеченная орбита Марса
1972-07-15
Вступил в пояс астероидов
1972-07-15
Начало фазы наблюдения Юпитера
ВремяМероприятие
1973-12-03
Встреча с системой Юпитера
12:26:00
Облет Каллисто на высоте 1 392 300 км.
13:56:00
Облет Ганимеда 446250 км.
19:26:00
Облет Европы на 321000 км
22:56:00
Облет Ио на 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
Вход в оккультацию Ио
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 памятную марку с изображением космического зонда Pioneer 10 ( см. Изображение ) .
1983-04-25
Пересеченная орбита Плутона , 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
Пересечение орбиты Нептуна , самой далекой планеты в то время от Солнца, стало 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 потока данных Pioneer 10 в аналоговые звуки. [60]
1997-03-31
Конец миссии. Поддерживается связь с космическим кораблем для записи телеметрии. [61]
1998-02-17
Voyager 1 обгоняет Pioneer 10 , как наиболее отдаленный антропогенный объект от Солнца, на 69.419  AU . "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 а.е. [62]
2002-04-27
Последний успешный прием телеметрии. 33 минуты чистых данных, полученных с расстояния 80,22 а.е. [62]
2003-01-23
Окончательный сигнал получен с космического корабля. Прием был очень слабым, и последующие сигналы были недостаточно сильными, чтобы их можно было обнаружить. [62]
2003-02-07
Неудачная попытка связаться с космическим кораблем [62]
2005-12-30
По прогнозам, Pioneer 10 имел размер 89,7 астрономических единиц и двигался со скоростью 12,51 км / сек (28 000 миль / час), что примерно равно 0,000041 скорости света .
2009-10-
Прогнозы показывают, что Pioneer 10 достиг 100 AU. На данный момент космический корабль находится примерно в 271000 а.е. от ближайшей звезды (кроме Солнца), Проксимы Центавра . [63]
[3] : 61–94 [64] [65]

Текущий статус и будущее [ править ]

Позиция Пионера 10 на 8 февраля 2012 г.

3 января 2019 года прогнозировалось , что Pioneer 10 будет находиться на расстоянии 122,594 а.е. 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 около 2,52 а.е. в год. [66] Ожидается, что « Вояджер-2» пройдет мимо « Пионера-10» примерно в апреле 2023 года. Солнечный свет достигает « Пионера-10» за 14,79 часа . Яркость Солнца с космического корабля составляет -16,3 звездной величины. [66] Pioneer 10 в настоящее время находится в направлении созвездия Тельца . [66]

Если его не потревожить, Pioneer 10 и его родственный корабль Pioneer 11 присоединятся к двум космическим кораблям Voyager и New Horizons, покинув Солнечную систему и отправившись в межзвездную среду . Ожидается, что траектория Pioneer 10 будет проходить в общем направлении звезды Альдебаран , которая в настоящее время находится на расстоянии около 68  световых лет . Если бы относительная скорость Альдебарана была равна нулю , космическому кораблю потребовалось бы более двух миллионов лет, чтобы достичь его. [15] [67] Задолго до этого, примерно через 90 000 лет, Pioneer 10 пройдет около 0,23 пк.(0,75 св. Лет) от поздней звезды K-типа HIP 117795. [68] Это самый близкий пролет звезды за следующие несколько миллионов лет из всех четырех космических кораблей Pioneer и Voyager, покидающих Солнечную систему.

Резервное устройство, Pioneer H , в настоящее время демонстрируется в галерее «Вехи полетов» Национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия [69]. Многие элементы миссии оказались критически важными при планировании программы «Вояджер». [70]

Пионерская доска [ править ]

Основная статья: Пионерская доска
Пионерская доска

Поскольку это было решительно поддержано Карлом Саганом , [11] Pioneer 10 и Pioneer 11 несут на себе алюминиевую пластину размером 152 на 229 мм (6,0 на 9,0 дюймов) из анодированного золота на случай, 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] Пластина прикреплена к опорным стойкам антенны, чтобы обеспечить некоторую защиту от межзвездной пыли.

Пионер 10 в популярных СМИ [ править ]

В фильме « Звездный путь V: Последний рубеж» клингонский корабль уничтожает « Пионер-10» в качестве цели. [72]

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

См. Также [ править ]

Гелиоцентрическое положение пяти межзвездных зондов (квадраты) и других тел (кружки) до 2020 года с датами запуска и пролета. Маркеры обозначают должности 1 января каждого года, каждый пятый год отмечен.
График 1 показан с северного полюса эклиптики в масштабе; графики 2–4 представляют собой проекции под третьим углом в масштабе 20%.
В файле SVG наведите указатель мыши на траекторию или орбиту, чтобы выделить ее и связанные с ней запуски и облеты.
  • Исследование Юпитера
    • Пролетая Пионер-11 , Юпитер и Сатурн
    • "Вояджер-1" и " Вояджер-2" пролетают Юпитер по пути к другим пролетам за пределами Солнечной системы
    • Галилей , орбитальный аппарат Юпитера
    • Кассини – Гюйгенс , пролет Юпитера для орбитального аппарата Сатурна и посадочного модуля Титана соответственно
    • New Horizons , облет Юпитера по пути к Плутону
    • Юнона , полярный орбитальный аппарат Юпитера
  • Список искусственных объектов, покидающих Солнечную систему
  • Список миссий к внешним планетам
  • Пионерская аномалия
  • Роботизированный космический корабль
  • Хронология искусственных спутников и космических зондов
  • 17776

Ссылки [ править ]

  1. ^ «За пределами Земли: Хроника исследования глубокого космоса» . 20 сентября 2018.
  2. ^ "Пионерские миссии" . НАСА. 26 марта 2007 г.
  3. ^ Б с д е е г Fimmel, RO; В. Суинделл; Э. Берджесс (1974). СП-349/396 ПИОНЕРНАЯ ОДИССЕЯ . Исследовательский центр НАСА-Эймс. СП-349/396 . Проверено 9 января 2011 года .
  4. ^ Launius 2004 , стр. 36.
  5. ^ Ван Аллен 2001 , стр. 155.
  6. Перейти ↑ Burrows 1990 , pp. 16.
  7. ^ a b c Берроуз 1999 , стр. 476.
  8. ^ Берджесс 1982 , стр. 16.
  9. ^ a b c d Марк, Ганс (август 1974 г.). "Миссия Пионера Юпитера" . SP-349/396 Pioneer Odyssey . НАСА . Проверено 6 июля 2011 года .
  10. Перейти ↑ Simpson 2001 , p. 144.
  11. ^ а б Дайер 1998 , стр. 302.
  12. ^ Wolverton 2004 , стр. 124.
  13. ^ «PIONEER BEAT 'ГАРАНТИЮ ' » . Авиационная неделя . Проверено 15 сентября 2017 года .
  14. ↑ Берроуз 1990 , стр. 16–19.
  15. ^ a b c d e f г 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». Physical Review D . 65 (8): 082004. arXiv : gr-qc / 0104064 . Bibcode : 2002PhRvD..65h2004A . DOI : 10.1103 / PhysRevD.65.082004 .
  16. ^ Уэйд, Марк. «Пионер 10-11» . Энциклопедия Astronautica . Архивировано из оригинального 20 ноября 2010 года . Проверено 8 февраля 2011 года .
  17. ^ "Энциклопедия космических полетов Weebau" . 9 ноября 2010 . Проверено 12 января 2012 года .
  18. ^ Fimmel, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 46-47.
  19. ^ Skrabek, EA; 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. ^ Беннетт, GL; Скрабек Е.А. (26–29 марта 1996 г.). «Энергетические характеристики термоэлектрических генераторов космических радиоизотопов США». Пятнадцатая международная конференция по термоэлектричеству . Пасадена, Калифорния. С. 357–372. DOI : 10.1109 / ICT.1996.553506 .
  21. ^ Смит, Эдвард Дж. "Магнитные поля" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  22. ^ "Квадрисферический анализатор плазмы" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  23. ^ Б с д е е г ч я J Simpson 2001 , с. 146.
  24. ^ "Инструмент заряженных частиц (CPI)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  25. ^ "Спектры космических лучей" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  26. ^ "Телескоп Гейгера Трубка (GTT)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  27. ^ "Юпитерианская ловушка радиации" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  28. ^ "Детекторы метеороидов" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  29. ^ "Астероид / Метеороид Астрономия" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  30. ^ "Ультрафиолетовая фотометрия" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  31. ^ "Фотополяриметр изображений (IPP)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  32. ^ "Инфракрасные радиометры" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  33. ^ "История запуска НАСА Гленн Пионер" . НАСА / Исследовательский центр Гленна. 7 марта 2003 . Проверено 13 июня 2011 года .
  34. ^ a b c Роджерс 1995 , стр. 23.
  35. ^ a b Фиммель, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 73.
  36. Перейти ↑ Burrows 1990 , pp. 17.
  37. ^ Книпп, Делорес Дж .; Би Джей Фрейзер; MA Shea; DF Smart (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 . DOI : 10.1029 / 2018SW002024 .
  38. ^ Сиддики, Асиф А. (2018). За пределами Земли: Хроника исследования глубокого космоса, 1958–2016 (PDF) . Серия истории НАСА (второе изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Офис программы истории НАСА. п. 1. ISBN  9781626830424. LCCN  2017059404 . СП2018-4041.
  39. ^ Fimmel, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 75.
  40. ↑ Персонал (1 марта 1973 г.). «Пионер-10 бьет пояс астероидов» . Новый ученый . Новые публикации ученых. 57 (835): 470.
  41. ^ Берджесс 1982 , стр. 32.
  42. ^ a b c Фиммель, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 79–93.
  43. ^ Fimmel, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 170.
  44. ^ a b Фиммель, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 93.
  45. ^ Fimmel, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 126.
  46. ^ a b Фиммель, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 121.
  47. ^ «НАСА говорит« до свидания, Берди »космическому кораблю Pioneer 10» . Журнал Салина . 13 июня 1983 . Проверено 6 декабря 2017 года .
  48. ^ Fimmel, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 79.
  49. ^ Fimmel, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 135.
  50. ^ Fimmel, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 141.
  51. ^ Fimmel, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 90.
  52. ^ Fimmel, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 123-124.
  53. ^ Fimmel, van_Allen & Burgess 1980 , стр. 91.
  54. ↑ Филлипс, Тони (3 мая 2001 г.). «Семь миллиардов миль - и это еще не все» . Научно-исследовательский центр архива астрофизики высоких энергий, НАСА . Проверено 7 июня 2011 года .
  55. ^ «Этот месяц в истории», Смитсоновский журнал, июнь 2003 г.
  56. ^ Lakdawalla, Эмили (6 марта 2006). «Последняя попытка связаться с Пионером 10» . Планетарное общество. Архивировано из оригинального 16 -го июня 2006 года . Проверено 7 июня 2011 года .
  57. ↑ Анджело 2007 , стр. 221.
  58. ↑ Уилфорд, Джон Нобл (26 апреля 1983 г.). «Пионер 10 продвигает цели в неизведанное» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 13 июня 2011 года .
  59. ^ "Пионер 10" . Исследование Солнечной системы . НАСА . Архивировано из оригинала на 5 октября 2012 года . Проверено 13 июня 2011 года .
  60. ^ "Ежедневные новости Галвестона" . Galveston Daily News от 13 июня 1983 года . Газета Galveston Daily News . Проверено 8 января 2014 года .
  61. ^ a b Аллен, Дж. А. Ван (17 февраля 1998 г.). «Обновление по Пионеру 10» . Университет Айовы . Проверено 9 января 2011 года .
  62. ^ a b c d Аллен, Дж. А. Ван (20 февраля 2003 г.). «Обновление по Пионеру 10» . Университет Айовы . Проверено 9 января 2011 года .
  63. ^ «Космические шкалы расстояний - ближайшая звезда» . НАСА . Проверено 7 июня 2011 года .
  64. ^ "Информация о миссии Pioneer 10" . Архивировано из оригинального 21 июля 2011 года . Проверено 23 января 2011 года .
  65. ^ Мюллер, Дэниел (2010). «Пионер 10 Полный график миссии» . Даниэль Мюллер. Архивировано из оригинала 23 июля 2011 года . Проверено 9 января 2011 года .
  66. ^ a b c Торф, Крис (9 сентября 2012 г.). «Космический корабль покидает Солнечную систему» . Небеса-выше . Проверено 9 сентября 2019 года .
  67. ^ Торф, Крис. «Космический корабль покидает Солнечную систему» . Небеса выше . Проверено 5 июля 2011 года .[ 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 . DOI : 10,3847 / 2515-5172 / ab158e . S2CID 134524048 . 
  69. ^ "Вехи полета" . Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики . Проверено 7 июня 2011 года .
  70. ^ Норы 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 : 1972Sci ... 175..881S . DOI : 10.1126 / science.175.4024.881 . PMID 17781060 . Бумага на фоне мемориальной доски. Страницы, доступные в Интернете: 1 Архивировано 28 февраля 2008 г., в Wayback Machine , 2 Архивировано 28 февраля 2008 г., в Wayback Machine , 3 Архивировано 28 февраля 2008 г., в Wayback Machine , 4 Архивировано 28 февраля 2008 г., в Wayback Машина
  72. ^ Окуда, Майкл; Окуда, Дениз; Мирек, Дебби (17 мая 2011 г.). Энциклопедия Звездного пути . Саймон и Шустер. п. 1716. ISBN 9781451646887. Проверено 11 июня 2018 года .

Библиография [ править ]

  • Анджело, Джозеф А. (2007). Космический корабль-робот . Границы в космосе. Факты о файловой библиотеке. Публикация информационной базы. ISBN 978-0-8160-5773-3.
  • Берджесс, Эрик (1982). "Пионерские одиссеи" . К Юпитеру: одиссея к гиганту . Издательство Колумбийского университета. ISBN 978-0-231-05176-7.
  • Берроуз, Уильям Э. (1990). Изучение космоса: путешествия по Солнечной системе и за ее пределами . Случайный дом. ISBN 978-0-394-56983-3.
  • Берроуз, Уильям Э. (1999). Этот новый океан: история первой космической эры . Современная библиотека. ISBN Random House Digital, Inc. 978-0-375-75485-2.
  • Дайер, Дэвис (1998). TRW: передовые технологии и инновации с 1900 года . Harvard Business Press. ISBN 978-0-87584-606-4.
  • Фиммел, Ричард О .; ван Аллен, Джеймс; Берджесс, Эрик (1980). Пионер: сначала к Юпитеру, Сатурну и дальше . Вашингтон, округ Колумбия, США: Управление научной и технической информации НАСА.
  • Лауниус, Роджер Д. (2004). Границы освоения космоса . Greenwood Press - путеводители по историческим событиям двадцатого века (2-е изд.). Издательская группа «Гринвуд». п. 36 . ISBN 978-0-313-32524-3.
  • Роджерс, Джон Хуберт (1995). Гигантская планета Юпитер . Серия справочников по практической астрономии. 6 . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-41008-3.
  • Симпсон, Дж. А. (2001). «Космическое излучение» . В Йохане AM Бликере; Йоханнес Гейсс; Мартин CE Huber (ред.). Век космической науки . 1 . Springer. п. 146. ISBN. 978-0-7923-7196-0.
  • Ван Аллен, Джеймс А. (2001). «Физика магнитосферы» . У Иоганна Альфонса Мари Бликер; Артуро Руссо (ред.). Век космической науки . 1 . Springer. п. 155. ISBN 978-0-7923-7196-0.
  • Вулвертон, Марк (2004). Глубины космоса: история планетарных зондов Pioneer . Национальная академия прессы. ISBN 978-0-309-09050-6.

Внешние ссылки [ править ]

  • Страница архива проекта Pioneer
  • Профиль Pioneer 10 от NASA Solar System Exploration
  • NSSDC Pioneer 10 стр.
  • Одиссея Юпитера (1974) доступна для бесплатного скачивания в Интернет-архиве.